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Trabajo Práctico Nº 7: Fluidos. Hidrostática e Hidrodinámica, Exámenes de Física

ejercicios de mecanica de fluidos hechos por cristian cuadrado en la universidad de uca rosario !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

Tipo: Exámenes

2021/2022

Subido el 31/10/2022

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ernestina-trucco 🇦🇷

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FÍSICA I Prof. Responsable Dr. Christian Cuadrado-Laborde
Trabajo Práctico Nº 7
Fluidos. Hidrostática e Hidrodinámica.
0. Al describir el tamaño de un barco grande, se dice por ejemplo, “desplaza 20,000 toneladas”. ¿Q
significa esto? ¿Se puede obtener el peso del barco a partir de este dato?
1. ¿Por qué los globos aerostáticos necesitan un quemador para calentar el aire dentro de este? ¿de
qué manera esta esto relacionado con el principio de Arquímedes?
2. Puede un globo aerostático subir indefinidamente ¿si, no? justifique
3. Es más probable que un dique se rompa primero en la base. ¿Por qué?
4. Un barco carguero viaja por el Océano Atlántico y sube rio arriba por el agua dulce del rio Paraná.
¿El barco al entrar al rio se hunde más o menos, o es indiferente?1 Explique.
5. ¿La lectura de la balanza según voy sumergiendo el bloque A en el líquido, aumenta, disminuye, o
permanece invariable?
6. Hay una profundidad máxima a la que un buzo puede respirar por un “snorkel”, pues, al aumentar
la profundidad, aumenta la diferencia de presión que tiende a colapsar los pulmones del buzo.
Como el snorkel conecta los pulmones con la atmósfera, la presión en ellos es la atmosférica.
Calcule la diferencia de presión interna-externa cuando los pulmones del buzo están a 6.1 m de
profundidad. Suponga que el buzo está en agua dulce. (Un buzo que respira el aire comprimido de
un tanque puede operar a mayores profundidades que uno que usa snorkel, porque la presión del
aire dentro de los pulmones aumenta hasta equilibrar la presión externa del agua.)
7. Teorema de Torricelli. Obtenga la expresión de la velocidad de caída del chorro de agua en función
de los demás parámetros (Rta: v = (2gh))2
8. Un cilindro alto con área transversal de 12 cm2 se llenó parcialmente con mercurio hasta una altura
de 5 cm. Se vierte lentamente agua sobre el mercurio (estos d os líquidos no se mezclan). ¿Qué
volumen de agua deberá agregarse para aumentar al doble la presión manométrica en la base del
cilindro?
9. Dos cubos de idéntico tamaño, uno de plomo y el otro de aluminio, están suspendidos a diferentes
profundidades por medio de dos alambres en un tanque de agua (Resuelto en teoría).
a. ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza de flotación?
b. ¿Para cuál de los dos es mayor la tensión en el alambre?
c. ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza sobre su cara inferior?
d. ¿Para cuál de ellos la diferencia en la presión entre las caras superior e inferior
es mayor?
1 La densidad del agua de rio es d e unos 1000 kg/m3 mientras que la densidad del agua del mar es de aproximadamente
unos 1027 kg/m3, como decíamos, debido a la salinidad en ella.
2 https://phet.colorado. edu/en/simulation/fluid-pr essure-and-flow
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¡Descarga Trabajo Práctico Nº 7: Fluidos. Hidrostática e Hidrodinámica y más Exámenes en PDF de Física solo en Docsity!

FÍSICA I Prof. Responsable Dr. Christian Cuadrado-Laborde

Trabajo Práctico Nº 7

Fluidos. Hidrostática e Hidrodinámica.

  1. Al describir el tamaño de un barco grande, se dice por ejemplo, “desplaza 20,000 toneladas”. ¿Qué significa esto? ¿Se puede obtener el peso del barco a partir de este dato?
  2. ¿Por qué los globos aerostáticos necesitan un quemador para calentar el aire dentro de este? ¿de qué manera esta esto relacionado con el principio de Arquímedes?
  3. Puede un globo aerostático subir indefinidamente ¿si, no? justifique
  4. Es más probable que un dique se rompa primero en la base. ¿Por qué?
  5. Un barco carguero viaja por el Océano Atlántico y sube rio arriba por el agua dulce del rio Paraná. ¿El barco al entrar al rio se hunde más o menos, o es indiferente?^1 Explique.
  6. ¿La lectura de la balanza según voy sumergiendo el bloque A en el líquido, aumenta, disminuye, o permanece invariable?
  7. Hay una profundidad máxima a la que un buzo puede respirar por un “snorkel”, pues, al aumentar la profundidad, aumenta la diferencia de presión que tiende a colapsar los pulmones del buzo. Como el snorkel conecta los pulmones con la atmósfera, la presión en ellos es la atmosférica. Calcule la diferencia de presión interna-externa cuando los pulmones del buzo están a 6.1 m de profundidad. Suponga que el buzo está en agua dulce. (Un buzo que respira el aire comprimido de un tanque puede operar a mayores profundidades que uno que usa snorkel, porque la presión del aire dentro de los pulmones aumenta hasta equilibrar la presión externa del agua.)
  8. Teorema de Torricelli. Obtenga la expresión de la velocidad de caída del chorro de agua en función de los demás parámetros (Rta: v = √(2gh))^2
  9. Un cilindro alto con área transversal de 12 cm^2 se llenó parcialmente con mercurio hasta una altura de 5 cm. Se vierte lentamente agua sobre el mercurio (estos dos líquidos no se mezclan). ¿Qué volumen de agua deberá agregarse para aumentar al doble la presión manométrica en la base del cilindro?
  10. Dos cubos de idéntico tamaño, uno de plomo y el otro de aluminio, están suspendidos a diferentes profundidades por medio de dos alambres en un tanque de agua (Resuelto en teoría). a. ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza de flotación? b. ¿Para cuál de los dos es mayor la tensión en el alambre?

c. ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza sobre su cara inferior? d. ¿Para cuál de ellos la diferencia en la presión entre las caras superior e inferior es mayor?

(^1) La densidad del agua de rio es de unos 1000 kg/m3 mientras que la densidad del agua del mar es de aproximadamente

unos 1027 kg/m3, como decíamos, debido a la salinidad en ella. (^2) https://phet.colorado.edu/en/simulation/fluid-pressure-and-flow

FÍSICA I Prof. Responsable Dr. Christian Cuadrado-Laborde

  1. Un tubo de manómetro se llena parcialmente con agua. Después se vierte aceite (que no se mezcla con el agua y tiene menor densidad que el agua) en el brazo izquierdo del tubo hasta que la interfaz aceite-agua está en el punto medio del tubo. Ambos brazos del tubo están abiertos al aire. Determine la relación entre las alturas h (^) aceite y h (^) agua.
  2. ¿Cuál es la fracción de volumen de un iceberg que está debajo del nivel del mar? ( ρ (^) agua_mar = 1025 kg/m 3 , ρ (^) hielo = 920 kg/m^3 ) (Rta.: 0.89)
  3. Una bomba eleva agua de una gran cisterna a razón de 1000 litros/minuto a través de una tubería de 4 cm de diámetro, descargándolo en un tanque ubicado a 12 pisos de altura ( metros aproximadamente) sobre la superficie de la cisterna. Que potencia eléctrica requiere la bomba, si se supone un rendimiento global bomba-motor del 70 %.
  4. En una exhibición de escaparate, una pelota de ping-pong está suspendida en un chorro de aire expulsado por la manguera de salida de una aspiradora de tanque. La pelota se mueve un poco pero siempre regresa al centro del chorro, aunque éste no sea vertical. ¿Cómo ilustra este comportamiento la ecuación de Bernoulli?^3
  5. Un bloque cúbico de madera de 10 cm por lado flota en la interfaz entre aceite y agua con su superficie inferior 1.5 cm bajo la interfaz. La densidad del aceite es de 790 kg/m^3. a) ¿Qué presión manométrica hay en la superficie superior del bloque? b) ¿Y en la cara inferior? c) ¿Qué masa y densidad tiene el bloque? (0.821 kg)
  6. Si en una tubería la velocidad inicial del fluido es 5 m/s, la velocidad final es de 10 m/s, y la presión inicial es de 110 kPa (todo al mismo nivel), ¿Cuál es la presión final? (72.5 kPa)
  7. Encuentre una expresión para el problema de Torricelli (ver el problema 7) de la velocidad de salida de un chorro de agua, pero para un tanque completamente lleno y que está cerrado a la atmosfera.
  8. Sustentación en un avión. El aire fluye horizontalmente por las alas de una avioneta de manera que su rapidez es de 70 m/s arriba del ala y 60 m/s debajo. Si las alas de la avioneta tienen una área de 16.2 m2, considerando la parte superior e inferior, ¿qué fuerza vertical neta ejerce el aire sobre la nave? La densidad del aire es de 1.2 kg/m3.
  9. ¿En que consiste el tubo de Pitot y para que se usa? Encuentre una expresión que vincule la velocidad del fluido en a con la altura h, usando la ecuación de Bernoulli.

(^3) https://www.youtube.com/watch?v=TR0aezTTqls&ab_channel=fq-experimentos