Física I para Profesorado de Física

Física I para Profesorado de Física
I.P.A 2012
PRÁCTICO Nº 11
1 Un tubo en U sencillo contiene mercurio ( = 13,6103 kg/m3). Cuando se vierten
11,2 cm de agua en la rama derecha, ¿a qué altura se elevará el mercurio en la rama
izquierda a partir de su nivel inicial?
2 Un balde tiene un volumen total de 1200 cm3 y una masa de 130 g. El mismo está
flotando en el agua y se le comienza a colocar en el interior perdigones de plomo.
¿Cuánta masa de plomo podría contener el balde, sin hundirse en el agua?
3 Se quiere medir la densidad de una roca de material desconocido. Para ello se cuelga
la roca de un dinamómetro y se lee la marca. Luego se sumerge totalmente la roca en
agua y se anota la nueva lectura del dinamómetro. Sean T1 y T2 las lecturas del
dinamómetro antes y después de sumergido respectivamente. Aplicando las condiciones
de equilibrio antes y después de sumergida, halle una expresión para la densidad de la
roca en función de T1, T2 y la densidad del agua.
4 Globos esféricos con helio que tienen masa de 5,0 g cuando están desinflados y con
radio de 20,0 cm cada uno son utilizados por un niño de 20,0 kg para levantarse a sí
mismo del suelo. ¿Cuántos globos se necesitan si la densidad del helio es 0,18 kg/m3 y
la densidad del aire es 1,29 kg/m3?
5 A veces, se prueban modelos de torpedos en un tubo horizontal de sección constante
por el que fluye el agua, muy similar al túnel de viento que se emplea para probar
modelos de aeroplanos. Considere que dicho tubo es circular tiene 25,5 cm de diámetro
interno y además un modelo de torpedo, alineados a lo largo del eje del tubo, con un
diámetro de 4,80 cm.
El torpedo va a ser probado con agua que circula a razón de 2,76 m/s.
A
B
(a) ¿A qué velocidad deberá fluir el agua en la parte no reducida del tubo?
(b) Halle la diferencia de presión entre los puntos A y B indicados en el esquema.
6 La figura muestra un líquido que está siendo descargado por un
orificio (de sección A2) practicado en un tanque grande (de sección
A1) y situado a una distancia h bajo la superficie del líquido. La
densidad del líquido es  y el aire en la parte superior del tanque se
mantiene a una presión P.
Aplicando la ecuación de Bernoulli a una línea de corriente líquida
que una a los puntos 1, 2 y 3, calcule:
a) La velocidad de salida del líquido cuando el nivel del líquido está
a una distancia h sobre el orificio para el caso en que A2 A1.
b) La velocidad de salida del líquido, si además se tiene que P = Patm.. Este resultado se
conoce como ley de Torricelli. Si el orificio estuviese curvado directamente hacia
arriba, ¿a qué altura se elevaría la línea de corriente líquida?
c) La velocidad de salida para el caso en que A1 = nA2 y P = Patm.
d) Si el tanque está abierto, h inicialmente es de 1,00 m, el orificio está en el fondo y A1
= 400 A2. ¿Cuánto vale la velocidad de salida y qué tiempo demora en vaciarse el
tanque?
7 Considérese el medidor de Venturi de la figura.
a) Aplicando la ecuación de Bernoulli a los
puntos 1 y 2, y la ecuación de continuidad,
verifique que la velocidad del flujo en el punto
1 está dada por: v  a



2  ,   gh
, donde  es
 A2  a 2

la densidad del líquido en la tubería y ’ es la
densidad del líquido en el tubo en forma de U.
b) Si fluye agua por la tubería de área de
sección transversal A = 3,6010-3 m2 que luego
se reduce a un valor reduce de a = 1,2010-3 m2 en el cuello, y la altura medida en el
manómetro diferencial que tiene mercurio (densidad 13,6103 kg/m3) es de h = 5,00
cm, ¿cuánto vale el caudal de agua que circula por la tubería?
Referencias:
R: Resnick Halliday Krane Física Volumen 1