TALLER DE FISICA

1. Una lancha rectangular de fondo plano tiene 4 m de longitud y 1.5 m de anchura. Si la carga es de 2000 kg (incluida la masa de la lancha) ¿Qué tanto de la lancha quedara sumergida cuando flote en un lago?

R/

V s=ρb v

ρfRemplazamos la densidad.

V s=

mvv

ρ f

V s=mρf

V s=2000 kg

1000kg

m3

V s=2m3

2. Un cubo de madera de 0.30 m por lado tiene una desidad de 700 kg/m3 y flota horizontalmente en el agua.a) ¿Qué distancia hay entre la cara superior del cubo y la superficie del agua?b) ¿Qué masa habría que colocar arriba de la madera para que el cubo se

sumerja hasta el nivel del agua?

R/ A)

Vs=ρb v

ρf

V s=(700 kgm3 ) (0.3m )3

1000kgm3

V s=0.0189m3

Como el volumen de un cubo es: V=l ×l ×lremplazamos en la ecuación

0.0189m3=(0.3m ) (0.3m )×hs0.0189m3

(0.3m)(0.3m)=hs

hs=0.21m

Hemos hayado la distancia sumergida, procedemos a restarla con la altura total para obtener la distancia entre la cara superior y la superficie del cubo.

Distancia=ht−hsDistancia=0.3m−0.21mDistancia=0.09m

R/ B)

V s=ρb v

ρfRemplazamos la densidad.

V s=

m2vv

ρf

V s ρ f=m2vv

V s ρ f=m2

(0.027m3 )(1000 kgm3 )=m2m2=27kg

NOTA:

ρ=mv

m=vρHallamos la masa total que es necesaria para sumergirlo al nivel del agua, pero nos piden la masa que hay que agregarle para que ocurra esto, para eso se resta la masa final (m2) menos la masa inicial (m1). Queda de la siguiente manera:

m2−m1=masanesesaria

masanesesaria=27kg−[ (0.3m)3×700kgm3 ]masanesesaria=8.1kg

3. La cara superior de un cubo de densidad 1.2 g/cm3 y de arista 2.5 m se pone a una profundidad de 11 m en agua salada. Calcula:a) La presión que ejerce el agua sobre la cara superior.b) La presión ejercida sobre la cara inferior por parte del agua.

Ps=presion superiorPi=presioninferior

P= ρhg

R/ A)

Ps=(1030 kgm3 ) (11m)(9.8ms2 )Ps=111034 Pa

R/ B)

Pi=(1030 kgm3 ) (11m+2.5m )(9.8 ms2 )Pi=136269 Pa

4. Un gas fluye atraves de un tubo de radio 1.5 cm, si el gas fluye con una rapidez de 2 m/s, calcula:a) El radio de un tubo de salida si el líquido fluye con una rapidez de 7 m/sb) El caudal

R/ A)A1V 1=A2V 2

A2=A1V 1V 2

A2=[π (1.5cm )2 ]×2m

s

7ms

A2=2c m2

Hallamos el área, pero nos piden el radio entonces despejamos a partir de la fórmula:

A=π r2

r=√ Aπr=√ 2cm2πr=0.8cm

R/ B)Q=AV

Q=(2×10−4m2 )(7 ms )Q=1.4×10−3 m

3

s

5. En un tanque de agua circula a través de un tubo, como demuestra en la figura:El punto de salida del agua esta ubicado a una altura 10 m. Si la secion transversal en el punto de salida es de 0.001 m2, Calcula el gasto volumétrico que se presenta en el tubo.

R/

P1+12ρ v1

2+ ρgh1=P2+12ρ v2

2+ρgh2

Como la velocidad uno es minima se considera como cero y la altura dos es cero entonces se borran de la formula, y queda de la siguiente formula:

P1+ρgh1=P2+12ρ v2

2

Como las presiones son las mismas pasa lo siguiente:

ρgh1=12ρ v2

2

(1000 kgm3

)(9.8 ms2

)(10m)=(1000 kgm3 )v2

2

√ 98000Pa×2(1000 kgm3 )=v

v=14 ms

El gasto volumétrico es representado por Q y es el mismo caudal, entonces tenemos:

Q=AV

Q=(14 ms ) (0.001m)2

Q=0.014 m3

s