1.2 Principios De Pascal Y Arquímedes.docx

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES ESCUELA DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA ÁREA DE FÍSICA, FACULTAD DE MEDICINA TEXTO GUÍA 1.2 PRINCIPIOS DE PASCAL Y ARQUÍMEDES

PRINCIPIO DE PASCAL    

Cuando sobre un líquido incompresible en reposo, en un recipiente cerrado, actúa una presión externa en una sola dirección, esta presión se transmite íntegramente con igual intensidad en todas las direcciones y sentidos. P1 = P2 => F1/A1 = F2/A2. Aplicaciones de este principio (ley) son los mecanismos hidráulicos. En dos puntos a misma profundidad en un mismo líquido la presión es la misma.

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES   

Al sumergir un cuerpo en un fluido, las fuerzas verticales no se equilibran. La diferencia entre estas fuerzas constituye una fuerza de empuje que es igual al peso del volumen del fluido desalojado. E = Fuerza en la cara inferior – fuerza en la cara superior = Wr – Wa = dL.g. V (sumergido). La flotación es una aplicación del Principio de Arquímedes. E = Wc.

EJERCICIOS: 1. Consulte las biografías de Blas Pascal y Arquímedes. 2. Consulta: aplicaciones de los Principios de Pascal y Arquímedes en la Medicina. 3. Las áreas de los pistones grande y pequeño de una prensa hidráulica son 0,5 plg2 y 25 plg2, respectivamente. ¿Cuál es la ventaja mecánica de la prensa? ¿Qué fuerza se tendrá que ejercer para levantar una carga de 1 tonelada (2 000 lbs)? ¿Qué distancia recorrerá el pistón pequeño para que la carga del pistón grande se eleve 1 pulgada? Resp. 50, 40 lb, 50 plg. 4. Una fuerza de 400 N se aplica al pistón pequeño de una prensa hidráulica cuyo diámetro es 4 cm.¿Cuál debe ser el diámetro del pistón grande para que pueda levantar una carga de 200 kg? 5. Un cuerpo pesa 100 N en el aire, 90 N en el agua y 80 N en un líquido. Determine el volumen del cuerpo, la densidad del cuerpo y la densidad del líquido. 6. En un vaso con agua flota un cubo de hielo, el 90% del volumen del hielo está sumergido. ¿Cuál es la densidad del hielo? 7. Un cuerpo de 20 kg y d = 5 g/cc, se suspende de un dinamómetro y se sumerge en agua. ¿Cuál es la lectura del dinamómetro? 8. Un bloque cúbico de aluminio tiene 4 cm de arista. ¿Cuál es su peso aparente: a) en agua, b) en alcohol?

9. Un cuerpo experimenta un empuje de 25 N al sumergirlo completamente en agua, 23 N al sumergirlo en aceite y 20 N al sumergirlo en alcohol. Halle las densidades del aceite y del alcohol. 10. La densidad de un bloque de piedra es 2 600 kg/m3; el bloque pesa en agua 4,8 N. Halle el peso real del bloque. 11. Un cuerpo pesa 980 N en el aire y 784 N sumergido totalmente en el agua, calcule el volumen y la densidad absoluta del cuerpo 12. Un bloque de madera tiene un volumen de 150 cc, para mantenerlo sumergido en agua hace falta ejercer una fuerza sobre él hacia debajo de 0,60 N. Halle su densidad. 13. Un barco cuyo peso es de 800 Kp (1 kp = 9,8 N), navega río abajo hasta llegar al mar. a) Calcule el empuje cuando estaba en el río, b) Determine el empuje cuando está en el mar, c) La parte sumergida del barco, ¿aumente, disminuye o no se altera al pasar del río al mar? 14. Un bloque de madera de 10 litros de volumen, flota en agua, teniendo la mitad de su volumen sumergido. a) ¿Cuál es, en litros, el volumen de agua desplazado por el cuerpo?, b) ¿cuál es el peso del agua desplazada?, c) ¿cuál es el empuje que recibe el cuerpo?, d) ¿cuál es el peso real del cuerpo? 15. Un “iceberg”, con forma aproximada de un paralelepípedo, flota en el mar de modo que la parte de afuera del agua tiene 10 m de altura. ¿Cuál es la altura h de la parte sumergida del “iceberg”? 16. Un bloque cúbico, de 1 m de arista, pesa 12 000 N en el aire y se le sumerge en agua de tal forma que la cara superior está a 0,5 m con respecto a la superficie libre del agua. Determine: a) las fuerzas que soportan las caras superior e inferior, b) el peso aparente. 17. Una esfera sólida de metal tiene un volumen de 200 cc y flota parcialmente4 sumergida en mercurio. Para sumergirla completamente es necesario aplicar una fuerza vertical hacia debajo de 6,8 N. Calcule: a) la densidad del metal de la esfera, b) antes de aplicar la fuerza adicional, ¿cuál fue el volumen sumergido de la esfera? 18. Un bloque cúbico de 40 kg de masa está suspendido de una cuerda y sumergido totalmente dentro de aceite (dr = 0,8). Si las presiones manométricas en las caras superior e inferior son, respectivamente: 2 400 Pa y 3 200 Pa, determine: a) la distancia vertical con respecto al nivel libre del líquido a la que se encuentra la cara superior del bloque; b) el lado o arista del cubo, c) la tensión en la cuerda. 19. Se ha observado que la masa de un fragmento de cierta roca es de 9,17 g en el aire. Cuando el trozo se sumerge en un fluido de 873 kg/m3 de densidad, su masa aparente es de 7,26 g. ¿Cuál es la densidad de la roca? Rp. 4 191 kg/m3.