Guía 5: Hidrostática

1)Sitio interactivo
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/presion.html

Sitio interactivo sobre Priquímedes

http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/eureka.html

2)Introducción de la hidrostática (video)
http://www.educatina.com/fisica/mecanica/hidrostatica/introduccion-a-la-hidroestatica-video

3)Principio de Pascal
http://www.educatina.com/fisica/mecanica/hidrostatica/principio-de-pascal-video

https://www.youtube.com/watch?v=q32BKfuXDU0

4)Principio de Pascal, transmisión de fuerzas en líquidos

https://www.youtube.com/watch?v=Uxo8ZckoLV0

5)Prensa de Pascal

https://www.youtube.com/watch?v=-Vj918UdJFE

Densidad 1 ( alcohol, agua y mercurio)
https://www.youtube.com/watch?v=WxxE0piXF7A

Densidad 2 (Agua , solución ácida, solución salina)

https://www.youtube.com/watch?v=L5_q6REfAJY

Densidad 3 ( agua, leche, alcohol, vino)

https://www.youtube.com/watch?v=GiaknYQETy4

Densidad patrón: el agua

https://www.youtube.com/watch?v=BgDEEV0TkGs

Laboratorio virtual sobre densidad
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/densidad.htm

Densidad del aire
https://www.youtube.com/watch?v=TL-bbchI8hA



6)Presión hidrostática: Germán Rodríguez Ojeda

https://www.youtube.com/watch?v=G6hvhfhUoAg

Caída de agua a diferentes alturas
https://www.youtube.com/watch?v=JFt94aSfGgM

7)Vasos comunicantes
https://www.youtube.com/watch?v=wUKZk0WWZzQ



Principio de Arquímedes
http://www.educatina.com/fisica/mecanica/hidrostatica/principio-de-arquimedes-1-video
¨
Principio de Arquímedes II
http://www.educatina.com/fisica/mecanica/hidrostatica/principio-de-arquimedes-2-video

Sitio interactivo
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/eureka.swf

Universidad de Concepción del Uruguay

Ingeniería Agronómica

Física
                                                                                  Guía 5

Hidrostática

1-      En un recipiente cúbico de 10 cm de lado se encuentra un gas a la presión de 15 atm, si la presión exterior (atmosférica) es de 750 mm Hg, hallar: a) la fuerza que soporta la pared del recipiente debido al gas interior, b) la fuerza que soporta  debido a la atmósfera. C) la fuerza neta perpendicular a la pared del recipiente y dirigida hacia afuera. Rta: 1,519 x 10⁴ N; 1 x 10 ³ N; 1,419 x 10 ⁴ N.

2-      Calcular la presión que ejerce sobre su base un cilindro de oro de 20 cm de alto. Densidad del oro 19,3 g/cm³. Rta: 0,37 atm.

3-      Si la presión manométrica del agua en la tubería a nivel del depósito de un edificio es de 500 Kpa, ¿a qué altura se elevará el agua? Rta:51 m

4-      Estimar la diferencia de la presión hidrostática, debida a la sangre, entre la cabeza y el corazón, el corazón y los pies, la cabeza y los pies, de una persona que mide 1,75 m de altura, para distintas posiciones: de pie, acostada. Densidad de la sangre: 1,06 x 10³ kg/m³

Rta: 13,5 cm Hg; 3,2 cm Hg; 10,3 cm Hg, a cargo del alumno.

5-      Al desplazarse en ascensor de un piso a otro de un edificio, una persona experimenta en su oído una fuerza neta hacia afuera debido a una disminución de la presión externa (suponiendo constate la presión detrás del tímpano), dicha fuerza vale 0,025 N y el tímpano tiene un área de 0,5 cm². Suponiendo que el aire es un fluido incompresible, cuya densidad es de 1,2 g/l, determinar la distancia recorrida por el ascensor y el sentido del movimiento. Rta: 41,7 m; 

6-      Dos vasos A y B contienen agua en equilibrio. El vaso A tiene una base de 2 cm² y contiene agua hasta 10 cm de altura. El B, tiene una base de 4 cm² y la altura de agua es de 5 cm.    ¿Cuál es la presión debida al peso del agua en cada a 4 cm de profundidad? ¿Cuál es la presión generada por el agua en el fondo de cada vaso? Rta: 400 Pa, 1000 Pa; 500 Pa.

7-      En el tubo en U abierto como se muestra en la figura, hay dos líquidos inmiscibles de pesos específicos ρ₁ y ρ₂. Si h₁ = 2 cm y h₂ = 3 cm y el líquido de la izquierda es agua, ¿cuánto vale ρ₂? Peso específico del agua 1 gf/ cm³. Rta: 0,66 gf/ cm³.

8-      Los diámetros de los émbolos grande y pequeño de un elevador hidráulico son 24 y 8 cm, respectivamente. a)¿Cuál es el módulo de la fuerza que debe aplicarse al émbolo más pequeño para mantener en equilibrio un automóvil de 1000 kg colocado sobre el émbolo grande? b)Si el émbolo grande asciende 5 cm, ¿cuánto desciende el émbolo pequeño? Rta: 1111 N, 45 cm.

9-      Tenemos una prensa hidráulica, las superficies de sus secciones son 50 cm2 la del pistón pequeño y 250 cm2 la del pistón grade. Con ella queremos levantar una masa de 400 kg. a)¿Qué fuerza tiene que realizar el operador de la prensa? b)¿ Dónde debe colocar el objeto de 400 kg? c) Si la máxima fuerza que puede realizar fuese de 700 N, ¿podrá levantar el objeto?

10-   El radio del émbolo menor de una prensa es de 4 cm, si sobre él se aplica una fuerza de 60 N se obtiene en el otro émbolo una de 300 N. ¿Cuál es el radio de éste émbolo?
11-      El tubo de la figura está cerrado por el extremo de la ampolla y abierto en el otro, y tiene mercurio alojado en las dos asas inferiores. Los números indican las alturas en milímetros. Si la presión atmosférica es de 760 mmHg. ¿Cuánto vale la presión en el interior de la ampolla? Rta: 540 mm Hg.  (falta gráfico)
12-      Se dispone de un tubo en U de ramas iguales y lleno de mercurio hasta 50 cm de los bordes. La presión atmosférica es de 75,5 cm Hg. Se obturan ambas bocas y en una de ellas se conecta una bomba de vacío? (Suponga que no hubo cambios de temperatura) Rta: 25,1 cm.
13-      Se sumerge un cuerpo de forma irregular y material homogéneo pero de densidad desconocida en alcohol  (δ al = 1,2 g/cm³) y en agua (δ H2o = 1 g/ cm³) obteniendo pesos aparentes de 2,3 N en agua y 2,5 N en alcohol. Determine: a) el peso del cuerpo, b) la densidad del cuerpo. Rta: 3,3 N; 3300 kg/m³.
14-      Un cilindro hueco de altura 4 L flota en el agua como se muestra en la figura 1. La figura 2 muestra al mismo cilindro después de habérsele introducido un lastre que pesa la quinta parte del peso del cilindro. Entonces, la altura de la porción de cilindro que sobresale de la superficie del agua será:
a)      L/5        b) 21/5       c) L/2      d) 3L/5       e) 3L/4       f) L/6

15-      En el equilibrio, el objeto flota con sólo una parte de su volumen sumergida, en donde la fuerza de empuje es igual a la fuerza de gravedad. ¿Cuál es la expresión matemática que permite hallar la fracción del volumen del objeto que está sumergido?
b- La densidad del hielo es 920 kg/m³ mientras que la del agua de mar es 1025 kg/ m³.       ¿Qué fracción de un iceberg se halla sumergida?

Guía 3: Movimiento circular

1) Movimiento circular

http://www.educatina.com/fisica/mecanica/dinamica/movimiento-circular-uniforme-video

2) Movimiento circular

Periodo, frecuencia, velocidad angular
https://www.youtube.com/watch?v=A4qH1TyLQks

3) Longitud de arco, velocidad tangencial y aceleración tangencial
https://www.youtube.com/watch?v=DCSCCrjiSgw

4a)Aceleración centrípeta, vectores.
https://www.youtube.com/watch?v=f7dVkD3Se6g

4b) Teoría aceleración tangencial y normal
https://www.youtube.com/watch?v=88FQIp452mg

5) Problemas resueltos (unicoos) velocidad lineal, velocidad angular.
https://www.youtube.com/watch?v=yxlkgJYDdjU&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7

6) https://www.youtube.com/watch?v=Von4WHSLWqo&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7&index=2

7) https://www.youtube.com/watch?v=Z-XNwkFHjPE&index=3&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7

8)https://www.youtube.com/watch?v=ox1JU240jo4&index=4&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7

9) https://www.youtube.com/watch?v=FSUwTxV1MPA&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7&index=6

10) https://www.youtube.com/watch?v=vOb9wGBJ_9g&index=7&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7

11)https://www.youtube.com/watch?v=1SatSLGyyXA&list=PLOa7j0qx0jgPfPbWnNsxkMRdYdGMeYOM7&index=8

12a) Para recordar: cálculo de la fuerza de tensión, 2 da ley de Newton.
https://www.youtube.com/watch?v=qnkmtfya9yM

12) Giro vertical
https://www.youtube.com/watch?v=FSUwTxV1MPA

13) Giro horizontal
https://www.youtube.com/watch?v=vOb9wGBJ_9g

https://www.youtube.com/watch?v=1SatSLGyyXA

Universidad de Concepción del Uruguay

Ingeniería Agronómica

Física

Guía 3

Movimiento circular

1-Una polea en rotación tiene una velocidad angular de 10 rad/s y un radio de 5 cm. Calcular: a) Frecuencia, b) periodo, c) velocidad lineal de un punto extremo, d) aceleración centrípeta. Rta: a)1,59 Hz, b) 0,628 s, c) 50 cm/s, d) 500 m/s²

2-Una rueda que realiza un MCU tiene un periodo de 0,2 s y un radio de 8 cm. Calcular su frecuencia, velocidad lineal, su velocidad angular, y su aceleración centrípeta. Rta:  Hz, 2513 cm/s, 31,4 rad/s, 78,96 m/s²

3- a) ¿ Cuál es la relación matemática entre diámetro/revoluciones entre poleas?

b- Dos poleas de 6 y 15 cm de radio respectivamente, giran  conectadas por una banda. Si la frecuencia de la polea de menor radio es 20 vueltas/s: a) Cuál será la frecuencia de la mayor, b) Cuál es la velocidad angular, lineal y aceleración centrípeta de cada polea. Rta: 8 Hz, 125,7 rad/s, 50,3 rad/s, 7,54 m/s, 947,5 m/s², 379 m/s²

4- La frecuencia de un motor es de 1800 rps y su eje tiene un diámetro de 6 cm. Si transmite su movimiento por medio de una banda o corre a una pica pasto de 72 cm de diámetro, a) Cuál es la frecuencia de la pica pasto. B) Cuál es la velocidad lineal y angular del eje. Rta: 150 rps, 11309,73 rad/s, 942,47 rad/s, 339,29 m/s

5- La distancia Tierra Sol es 15 x 10 8 Km. Hallar la velocidad de la Tierra alrededor del Sol. Rta: 107518 km/h.

6- Un automóvil de 1500 kg que se mueve sobre un camino horizontal plano recorre una curva cuyo radio es 35 m. Si el coeficiente de fricción estático entre las llantas y el pavimento seco es 0,5 encuentre la rapidez máxima que el automóvil puede tener para tomar la curva con éxito. Rta: 13,095 m/s.

7- Un ingeniero desea diseñar una rampa de salida curva para un camino de peaje de manera tal que un auto no tenga que depender de la fricción para librar la curva sin patinar. Suponga que un auto ordinario recorre la curva con una velocidad de 13,4 m/s y el radio de la curva es 50 m. ¿ Con qué ángulo debe peraltarse la curva? Rta: 20,120°

8- En el modelo de Bohr del átomo de hidrogéno, la rapidez del electrón es aproximadamente 2,2 x 10⁶ m/s. Encuentre:

a)      La fuerza que actúa sobre el electrón cuando este gira en una órbita circular de 0,53 x 10 ^-10 metros de radio. Masa del electrón 9,11 x 10^-31 kg.

b)      La aceleración centrípeta del electrón.

9- Un automóvil que viaja sobre un camino recto a 9 m/s pasa sobre un montecillo en el camino. El montículo puede considerarse como un arco de círculo de 11 m de radio.

a)      ¿Cuál es el peso aparente de una mujer de 600 N en el carro cuando pasa sobre el montecillo?

b)      ¿Cuál debe ser la rapidez del carro sobre el montecillo si ella no tiene peso en ese momento? (Es decir, su peso aparente es cero)

10- Un carro de montaña rusa tiene una masa de 500 kg, cuando está totalmente lleno de pasajeros.

a)      Si el vehículo tiene una rapidez de 20 m/s en el punto A. ¿Cuál es la fuerza ejercida por la pista sobre el vehículo en este punto? Rta: 24900 N.

b)      ¿Cuál es la rapidez máxima que el vehículo puede alcanzar en B y continuar sobre la pista. Rta: 12,12 m/s.

11- En un modelo del átomo de hidrógeno el electrón en órbita alrededor del protón experimenta una fuerza atractiva de aproximadamente 8,2 x 10^-8 Newton. Si el radio de la órbita es 5,3 x 10^-11 m. ¿Cuántas revoluciones realiza el electrón cada segundo? Masa del electrón: 9,11 x 10^-31 kg.

12- Un carro cuyas ruedas tiene 80 cm de diámetro viaja a 90 km/h. Hallar: a) La velocidad angular de cada rueda, b) Frecuencia y periodo de cada rueda, c) Cuántas vueltas da cada rueda si el carro recorre 10 km. Rta: 62,5 rad/s; 9,94 Hz; 0,1 s; 3978,77.

 13- Un automóvil cuyo velocímetro indica en todo instante 72 km/h, recorre el perímetro de una pista circular en un minuto. Determinar el radio de la misma. Si el automóvil tiene aceleración en algún instante, determinar su módulo, dirección y sentido. Rta: 191m; 2,09 m/s2.

14- Un objeto se desplaza en una trayectoria circular con rapidez constante. a)¿Es constante la velocidad del objeto? b)Es constante su aceleración? Explique sus respuestas.

15- ¿Es posible que un auto se desplace en una trayectoria circular de tal manera que tenga aceleración tangencial pero no aceleración centrípeta?

16- Determina cuales de las siguientes expresiones son verdaderas. Justifiquen sus respuestas.

a-      Si el módulo de la velocidad lineal de un cuerpo se mantiene constante, su aceleración tangencial vale cero.

b-      Cuando la aceleración angular de un cuerpo es constante, el módulo de la componente tangencial de la aceleración es constante.