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INRODUCCIÓN A LA FÍSICA AMBIENTAL (IFA).
(Grupo del Prof. Miguel RAMOS).
Hoja de problemas 4.
Tema 4.- Fluidos Generalidades y Definiciones.
1. Un alambre de aluminio y otro de acero de diámetros idénticos se unen por un extremo.
¿Cuál deberá ser la relación de sus longitudes para que ambos segmentos se alarguen la
misma cantidad bajo una carga determinada?. Yal=70 109 N/m2. Yacero= 200 109 N/m2.
2. La figura ilustra el momento en que se
engancha un remolque a la parte posterior de un
camión. El diámetro del perno de acero que
sostiene la esfera de enganche es de 1,59 cm. El
camión acelera uniformemente desde el reposo
hasta una velocidad de 48 km/h en 8 s. ¿Cuál es
la tensión de cizalladura en el perno?. ¿Cuál es
el ángulo de deformación debido a este
esfuerzo?. Mac=84 109 N/m2.
3. En la figura de la derecha, se muestra una esfera que está sostenida sobre la superficie del
agua por la acción de la tensión superficial. La fuerza hacia arriba debida a la tensión
superficial es de (2πrγ)cosθc. Un insecto de masa 0,002 g se apoya sobre la superficie de un
lago sobre sus seis patas, cada una de ellas con una base
aproximadamente esférica de 0,02 mm de radio. Utilizando la
expresión (1/6)p=(1/6)mg=(2πrγ) cosθc, en donde p es el peso
del insecto, se ha incluido el factor 1/6 porque las seis patas
soportan por igual dicho peso, calcular el ángulo θc. Si la masa
del insecto crece sin aumentar r, el ángulo θc disminuye hasta
alcanzar el valor crítico θc = 0. Si la masa aumenta aun más, el
insecto no puede ser sostenido por la tensión superficial. Halla
la masa crítica del insecto que puede sostenerse en el agua con las patas de este
tamaño.γagua=0.073 N/m.
4. Los elementos nutrientes de las plantas ascienden por ellas a través de unos tubos delgados
denominados xilemas. Cada tubo tiene un radio de 0.01 mm aproximadamente. ¿A qué
altura se elevará el agua en estos tubos por acción capilar, suponiendo nulo el ángulo de
contacto?
5. Calcula el diámetro de una burbuja de jabón cuya diferencia de presión entre el interior y el
exterior a 20 ºC es de 50 Pa. ¿Qué ocurriría si este radio se redujese a la mitad?. γagua=0.073
N/m.
6. Una placa metálica se conecta a una masa de 8,0 g por medio
de una cuerda que pasa por una polea ideal. Un lubricante que
tiene un espesor de 0,3 mm se aplica entre la placa y la
superficie sobre la que reposa. Cuando se suelta, la placa se
mueve hacia la derecha con una velocidad constante de 0,085
m/s. Si la superficie de contacto es de 0, 15 m2, calcular el
coeficiente de viscosidad del lubricante.
Miguel Ramos Sainz
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02/07/04