TRABAJO DE FISICA 15.1.- ¿Qué volumen ocupan 0.4 kg de alcohol? ¿Cuál es el peso de este volumen? Resp. Resp. 5.06 X 10-4 m3, 3.92 N
= Entonces despejas el volumen. La densidad del alcohol (etanol) es de 810 [kg/m³]
= 8100.4⁄ =0.0005 = . = 0.4.9.8 ⁄ =3.9 15.2. Una sustancia desconocida tiene un volumen de 20 ft3 y pesa 3 370 Ib. ¿Cuáles son el peso específico y la densidad? Datos: Peso = 3370 lb volumen = 20 pies 2 = 20 ft³ peso específico =?
= 3370 20 =168.5 ⁄ =×ℊ=168.5 ⁄ .32.2 ⁄ =5425.7 ⁄ 15.3. ¿Qué volumen de agua tiene la misma masa que 100 cm3 de plomo? ¿Cuál es el peso específico del plomo? Resp. 1130 cm3, 1.11 X 105 N /m 3 La
densidad
del
plomo:
11,35
gr
/cm3
.100 =11353 = = . = 11,35 cm3 =×ℊ=1.135×10 ⁄ .9.8 ⁄ =1.11×10 ⁄ 15.4. Un matraz de 200 mL (1 L = 1 000 cm3) está lleno de un líquido desconocido. Una balanza electrónica indica que el líquido en cuestión tiene una masa de 176 g. ¿Cuál es la gravedad
específica del líquido? ¿Puede usted adivinar qué es ese líquido?
= = 0.178 =880 ⁄ 2 Sabiendo que la densidad es menor que la del agua se determina que es el ETANOL
15.5.- Halle la presión en kilo pascales producida por una columna de mercurio de 60 cm de alto. ¿Cuál es esa presión en lb/in2 y en atmósferas? Resp. 80.0 kPa, 11.6 Ib /in 2, 0.79 atm Datos P = KPa , lb, pulg 2 , Atm h= 60 cm – 0.6
=gh (9.8) 0.6 =1357 =/ 79845.52 78945.52 Pa 0.0101PakPa = 80 = 0.79 78945.52 pa 14. 7 / 0.79 atm 101325 atm =11.6 / 15.6.- Un tubo contiene agua bajo una presión manométrica de 400 kPa. Si se cubre un orificio de 4 mm de diámetro en el tubo, con un trozo de cinta adhesiva, ¿qué fuerza tendrá que ser capaz de resistir la cinta? Datos P = 400 kPa= 400000 Pa d= 4mm = 4x10
-3
m
F=?
= =A.P =1.25710− (400000)
= ) ( = A= 1.257X10 -5 m2
=5.038
15.7.- Un submarino se sumerge a una profundidad de 120 ft y se nivela. El interior del submarino se mantiene a la presión atmosférica. ¿Cuáles son la presión y la fuerza total aplicadas a una escotilla de 2 ft de ancho y 3 ft de largo? El peso específico del agua del mar es de 64 lb/ft3 aproximadamente. Resp. 53.3 Ib /in 2, 46 080 Ib
= =P.A =7680 ( 3ft )(2 = 46080
)
=ℎ =64 (120) = 53.33 / =7680
15.8.- Si usted construye un barómetro usando agua en lugar de m ercurio, ¿qué altura del agua indicará una presión de una atmósfera?
760 = 0,760 100 =..ℎ =13600 9,8 (0,760) = 101 293
Ahora lo calcularemos la altura de agua que ejerce la presión de 101 293Pa
=..ℎ h=10,3 m
9,8 101 293 = 1000 ℎ 101 293101= 9800 ℎ ℎ = 9800293
15.9.- Un pistón de 20 kg descansa sobre una muestra de gas en un cilindro de 8 cm de diámetro. ¿Cuál es la presión manométrica sobre el gas? ¿Cuál es la presión absoluta? Resp. 39.0 kPa, 140.3 kPa
Datos m= 20 kg
∅ = 8 0,005024
= = (3,14)(4) = 50,24
A=
=
= 196 = 0,005024 =39012,73885 =+ =101325+39012,73885
140,3kPa
15.10. Un velero de juguete lleno de monedas de un centavo flota en una pequeña tina de agua. Si las monedas se arrojan al agua, ¿qué pasa con el nivel del agua en la tina? - Cuando el velero está llena de monedas, desaloja cuando
flota una cierta cantidad de agua. Cuando está sin monedas desaloja una cantidad de agua mucho menor por lo que el nivel del agua disminuye. Esta disminución de nivel no es compensada por el hecho de tirar las monedas al agua, puesto que por el hecho de ser metálicas, tienen una densidad mucho mayor que la del agua, (poco volumen) por lo que no producen un aumento considerable en el nivel del agua. Por lo que deducimos que aún en el caso de tirar las monedas al agua, el nivel del recipiente disminuye.
10.11. ¿Es más difícil sostener un corcho cuando apenas flota bajo la superficie, que cuando se encuentra a una profundidad de 5 ft? Explique su respuesta. -Es
más fácil sostener el corcho que flota, ya que entre más profundidad, el agua ejerce más presión sobre los cuerpos, lo que hace que lo empuja hacia arriba, por lo que es más difícil de sostener dicho objeto.
15.12. ¿Es posible construir un barómetro usando agua en lugar de mercurio? ¿A qué altura llegará la columna de agua si la presión externa es de 1 atm?
- Si,
si es posible, de acuerdo a la densidad del fluido:
1 atm =760mmHg H(H2O)*D(H2O)=H(Hg)*D(Hg) H(H2O)=H(Hg)*D(Hg) / D(H2O) H(H2O)=760[mm Hg]*13.6[gr/cm^3] / 1[gr/cm^3] H(H2O)=10336[mm H2O] Y observamos que será el doble. 15.13. Comente el funcionamiento de un submarino y el de un globo meteorológico. ¿Por qué se eleva el globo hasta una altura definida y allí se detiene? ¿Un submarino se hundirá hasta una profundidad determinada y allí se detendrá si no se realizan cambios en él después de sumergirlo? - El
globo y el submarino descienden y se elevan por el mismo principio, si son más densos que el medio se hunden y si son menos densos se elevan (densidad es la relación entre masa y volumen en un cuerpo, mucha masa y poco volumen implica algo muy denso.) así que ambos están diseñados para variar su densidad, el globo dilatando el gas en su interior con calor y el submarino llenándose de agua o de aire según el caso. Ambos dejan de ascender o descender cuando han llegado a una altura en la que tengan la misma densidad que los fluidos a su alrededor.
15.14. Un manómetro de presión de agua indica una presión De 50 lb/in? al pie de un edificio. ¿Cuál es la máxima Altura a la cual subirá el agua en el edificio?
0. 4 536 1 50 ∙ 1 ∙ 2.54 =3.52 =.ℎ ⁄ 3. 5 2 1 =35.2 ℎ = = 0.001 ⁄ =3520. 100 La altura la cual subirá el agua es 35.2 m
15.15. Las áreas de los pistones grande y pequeño de una
Prensa hidráulica son 0.5 y 25 in2 respectivamente. ¿Cuál es la ventaja mecánica ideal de la prensa?
= 25 =50 0.5 ¿Qué fuerza se tendrá que ejercer para levantar una Carga de 1 tonelada (2000 lb)?
= =
= = 2000 0.5 25 . 0.5 =40 = 200025
¿A través de qué distancia Deberá actuar la fuerza de entrada para levantar Esta carga hasta una distancia de 1 in? Resp. 50.40lb, 50 in
= ℎ = ℎ . 1 25 ℎ = 0.5 =50
15.16. Una fuerza de 400 N se aplica al pistón pequeño de Una prensa hidráulica cuyo diámetro es 4 cm. ¿Cuál Deberá ser el diámetro del pistón grande para que Pueda levantar una carga de 200 kg?
= =
= 1960 = 400 4 = 400 4 .1960=19.60
15.17. El tubo de entrada que suministra presión de aire para Operar un gato hidráulico tiene 2 cm de diámetro. El pistón de salida es de 32 cm de diámetro. ¿Qué Presión de aire (presión manométrica) se tendrá que Usar para levantar un automóvil de 1800 kg? Resp. 219 kPa
= = ⁄ 4 . 1800 . 9.8 ⁄ 1800 . 9. 8 = (0.32) = (0.32) =219335=219.33 4
15.18. El área de un pistón en una bomba de fuerza es de 10 in". ¿Qué fuerza se requiere para elevar el agua Con el pistón hasta una altura de 100 ft?
Área = 10 = 64.52 = 0.00645 Altura = 100/3.28 = 30.49 m =ℎ=1000 ⁄ .9.8 ⁄ . 30.49 = 29880 ⁄ = =.=29880 ⁄ . 0.00645 = 1927.27 N
