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FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
FÍSICA 2 FIS 1102 “C”
EJERCICIOS PROPUESTOS Página | 1
TEMA N° 3
ESTÁTICA DE FLUIDOS
CONVERSIONES
Presión
[
bar
]
5
[
Pa
]
[
kPa
]
[
atm
]
[
Pa
]
[
bar
]
[
atm
]
[
psi
]
= 14. 7 [
lbf
in
2
]
1 [
kgf
cm
2
] = 0. 9807
[
bar
]
[
atm
]
CONSTANTES
Densidad y peso específico
del agua
ρ = 1000 [
kg
m
3
] = 62. 4 [
lbm
ft
3
]
γ = 9810 [
N
m
3
] = 62. 4 [
lbf
ft
3
]
Densidad del mercurio ρ
Hg
= 13600 [
kg
m
3
]
Densidad del aire ρ
aire
= 1. 2 [
kg
m
3
]
FÓRMULAS
Densidad relativa
DR
i
ρ
i
ρ
H
2
O
Peso específico
γ = ρ ∙ g
Densidad de un gas
ρ =
P ∙ PM
R ∙ T
Diferencia de presiones entre
dos puntos en un fluido
dP
dz
= −ρ ∙ g → P
2
− P
1
= −ρ ∙ g ∙
h
2
− h
1
Presión manométrica P
man
= ρ ∙ g ∙ h
Presión absoluta o total P
tot
= P
man
+ P
atm
Presión de vacío P
vac
= P
atm
− P
abs
Ley de Pascal
(Presiones al mismo nivel)
P
1
= P
2
F
1
A
1
F
2
A
2
Empuje
E = ρ
L
∙ g ∙ V
liq desp
= ρ
L
∙ g ∙ V
sumergido
Fuerza hidrostática sobre
superficies planas
F
H
= ρ ∙ g ∙ h
cg
∙ A
Línea de acción de la fuerza
hidrostática
y
cp
= y
cg
I
xx̅̅̅
y
cg
∙ A
Fuerzas sobre superficies
curvas
F
H
= ρ ∙ g ∙ h
cg
∙ A
F
V
= ρ ∙ g ∙ V
sumergido
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1) El depósito de la figura contiene un aceite de densidad relativa 0.750, determinar la
lectura del manómetro A en [Pa].
Solución. -
2) El cilindro y tubo mostrados en la figura contienen aceite de densidad relativa 0.902. Para
una lectura manométrica de 22.0 N/cm
2
, ¿Cuál es el peso total del pistón y la placa W?
Solución. -
3) Un depósito A, a una elevación de 2.50 m, contiene agua a una presión de 1.05 bar, otro
deposito B, a una elevación de 3.70 m, contiene un líquido a una presión de 0.70 bar. Si
la lectura de un manómetro diferencial es de 30 cm de mercurio, estando la parte mas
baja en el lado de A y a una cota de 30 cm, determinar la densidad relativa del líquido
contenido en B.
Solución. -
4) ¿Qué presión manométrica de A hará que la glicerina suba el nivel B?
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Solución. –
7) Para el manómetro compuesto de la figura calcule la presión en el punto A.
Solución. -
8) Para el manómetro diferencial compuesto de la figura Calcule (P A
)
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Solución. -
9) Un objeto que pesa 40.0 N en el aire, “pesa” 20.0 N al sumergirlo en agua y 30.0 N cuando
se hunde en un liquido de densidad desconocida. ¿Cuál es la densidad del líquido?
Solución. –
10) Un objeto flota en el agua con 20% de su volumen sobre el nivel del agua. ¿Cuál es la
densidad media del objeto?
Solución. –
11) Un trozo de madera de forma cubica tiene una densidad de 750 kg/m
3
. Cuando flota en
el agua de un recipiente cilíndrico de 15.0 cm de radio, el nivel del agua sube 2.00 cm.
¿Cuál es la longitud del lado del cubo?
Solución. –
12) Un bloque de madera cuya masa es de 1.50 kg flota sobre la superficie del agua con
60% de su volumen sumergido. ¿Qué masa de plomo hay que colocar sobre el bloque
para que la madera se sumerja completamente?
Solución. -
13) En el problema anterior, si la masa de plomo se suspendiera de la madera en lugar de
colocarse sobre ella, ¿Qué masa de plomo se necesita para que la parte superior del
bloque de madera quede justo a nivel de la superficie de agua?
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18) En la figura la compuerta AB tiene su eje de giro en B y su anchura es de 1.20 m. ¿Qué
fuerza vertical, aplicada en su centro de gravedad, será necesaria para mantener la
compuerta en equilibrio, si su masa es 2000 kg?
Solución. -
19) El deposito mostrado en la figura tiene 3.00 m de longitud, y el fondo inclinado BC tiene
2.50 m de anchura. ¿Qué profundidad de mercurio dará lugar a un momento respecto de
C, por la acción de los dos líquidos, igual a 140000 Nm en el sentido de las agujas del
reloj?
Solución. -
20) a) Hallar el módulo y la línea de acción de la fuerza a cada lado de la compuerta de la
figura. b) hallar la fuerza resultante debida al liquido a ambos lados de la compuerta. c)
determinar la fuerza F para abrir la compuerta si esta es uniforme de 1.80 m de anchura
y tiene una masa de 3000 kg.
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Solución. -
21) La compuerta AB de 1.80 m de diámetro, puede girar alrededor del eje horizontal C,
situado 10 cm por debajo del centro de gravedad. ¿Hasta que altura h puede ascender
el agua sin que se produzca un momento no equilibrado respecto de C, del sentido de
las manecillas del reloj?
Solución. -
22) Un loque cubico de madera de 10 cm de lado, flota en la interfaz entre aceites 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?
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25) La compuerta AB de la figura tiene 1.20 m de ancho y esta articulada en A, la lectura
manométrica en G es 1.50 N/cm
2
y el aceite que ocupa el depósito de la derecha tiene
una densidad relativa de 0.750 ¿Qué fuerza horizontal debe aplicarse en B para que la
compuerta AB se mantenga en equilibrio?
Solución. -
26) En la figura la compuerta semicilindro de 1.20 m de diámetro tiene una longitud de 1 m,
si el coeficiente de rozamiento entre la compuerta y sus guías es 0.1. Determinar la
fuerza P requerida para elevar la compuerta si su peso es 5000 N.
Solución. -
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27) En la figura un cilindro de 2.4 m de diámetro cierra un agujero rectangular en un
deposito de 0.90 m ¿con que fuerza queda presionando el cilindro contra el fondo del
depósito por la acción de los 2.70 m de agua?
Solución. –
