Ejercicios resueltos (Pascal) - Recursos de Física y Química

IES Menéndez Tolosa (La Línea)
Física y Química - 4º ESO - Estática de Fluidos
Cuaderno 2A: Principio de Pascal
1
Explica el principio de Pascal y dos aplicaciones del mismo en la vida real.
Solución:
El principio de Pascal indica que la presión se transmite a través de un fluido en todas las direcciones. Esto se
emplea en los vasos comunicantes y en las prensas hidráulicas.
2
¿Por qué los depósitos de agua de las ciudades y pueblos están situados en la parte más alta de las
mismas? ¿Qué principio se está aplicando? ¿Qué sucedería si hay alguna casa por encima de los
depósitos?
Solución:
Se sitúan en la parte más alta para que el agua fluya por las tuberías para alcanzar el mismo nivel en todos los
puntos.
El principio de los vasos comunicantes, que es una aplicación del principio de Pascal.
Que tendría dificultades con el suministro de agua del depósito por que el agua no llegaría sólo por la presión
hidrostática. Habría que emplear otro sistema de impulsión del agua.
3
En una prensa hidráulica, con una fuerza de 20 N en el émbolo de sección pequeña, se elevan 200 N
situados en el otro. ¿Qué relación debe de existir entre las secciones de los émbolos?
Solución:
El émbolo mayor debe de ser 10 veces mayor que el otro:
F1 F2
S
F
S
200
=
→ 2 = 2 → 2 =
= 10 → S 2 = 10 ⋅ S 1
S1
S2
S1
F1
S1
20
4
La figura representa dos tubos conectados y llenos de un líquido, ¿qué puedes predecir si se perfora en el
punto A? ¿Por qué? ¿Se da esta situación en la naturaleza? ¿Dónde?
Solución:
En el punto A saldrá agua, ya que el agua tiende a alcanzar el mismo nivel en todos los puntos y el punto A es una
abertura que está por debajo del nivel de los dos tubos.
Si. En los pozos artesianos, el agua sale porque el pozo está por debajo del nivel freático.
5
¿Qué es una prensa hidráulica? ¿En qué principio está fundamentada? ¿Para qué se utiliza?
1
Solución:
Una prensa hidráulica consta de dos recipientes cilíndricos de diferente sección, llenos de líquido y conectados
entre sí.
En el principio de Pascal.
Se utiliza para elevar cargas o comprimir objetos.
6
En una prensa hidráulica como la de la figura, demuestra que la fuerza F2 es mayor que la F1 .
Solución:
F1
S1
Esta presión, según el principio de Pascal se transmite al resto del líquido, por lo tanto será la misma en el émbolo
F
de superficie menor, S2. Es decir, en este émbolo, se cumple: p = 2 , de donde se deduce:
S2
Si se realiza una fuerza F1 en el émbolo de menor superficie S1, la presión que se transmite al líquido es p =
F1 F2
S
=
→ F2 = 2 ⋅ F1
S1 S 2
S1
Según esto, el cociente entre las superficies 2 y 1 es siempre mayor que 1, ya que la sección 2 es mayor que la 1.
De aquí se deduce que la fuerza que se ejerce en el segundo émbolo es mayor, tanto mayor cuanto mayor sea la
sección S2 respecto a la S1.
7
Los cilindros de una prensa hidráulica tienen superficies de 5 y 50 cm2. Si se hace una fuerza de 500 N en el
primero, y se tiene un peso de 6 000 N en el otro, ¿se elevará éste?
Solución:
En la prensa hidráulica se cumple:
F1 F2
F1
6 000 N
6 000 N · 5 · 10 -4 m 2
=
→
=
→
F
=
= 600 N
1
S1
S2
5 · 10 - 4 m 2 50 · 10 - 4 m 2
50 · 10 - 4 m 2
No lo elevará, porque la fuerza necesaria es de 600 N.
8
La relación de secciones de los émbolos de una prensa hidráulica es 50. Si sobre el émbolo pequeño se
ejerce una fuerza de 15 N, ¿qué fuerza elevará en el mayor?
2
Solución:
Si S1 es la sección del émbolo menor y S2 la del mayor.
F1 F2
F
S
F
=
→ 2 = 2 → 2 = 50 → F2 = 50 · F1 = 50 · 15 N = 750 N
S1
S2
F1
S1
F1
9
En una prensa hidráulica de un garaje se eleva un coche de 1 500 kg, ¿qué fuerza se ha tenido que hacer en
el émbolo de sección 15 cm2, para elevarlo con el émbolo de sección 500 cm2?
Solución:
La presión que se transmite a través del líquido al hacer la fuerza en el émbolo pequeño es:
1 500 kg · 9,8 m/ s 2
p=
= 294 000 Pa
0,05 m 2
Por tanto:
F1 = 294 000 N/ m 2 ⋅ 0,0015 m 2 = 441 N
10 ¿Qué demuestra la siguiente experiencia?
“Si se acopla una jeringa con agua a un recipiente esférico lleno de agua y con varios agujeros, al
presionar sobre el émbolo de la jeringa, el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad”.
Solución:
Demuestra que la presión ejercida sobre la jeringa se transmite de forma instantánea por el líquido en todas las
direcciones con la misma intensidad.
3