Ingeniería Agronómica
Física
Práctica: I
1) ¿Qué volumen de un recipiente se requiere para almacenar 20 toneladas de peso de una sustancia cuya densidad relativa es 13,6. Rta: 1,471 m3
2) Sabiendo que al nivel del mar, la presión de la atmósfera equivale a una columna hidrostática de 760 mmHg ( cuya densidad relativa es 13,6). Si la sustancia manométrica fuera el benceno líquido cuya densidad relativa es 1,5. ¿ Cuánto sería la columna hidrostática? Rta: 6,8 m
3) Calcula la fuerza mínima necesaria para elevar un automovil que pesa 1500 kgf, por medio de una prensa hidráulica que tiene su émbolo menor de 12 cm de diámetro y el otro émbolo de 1,13 m. Rta: 16,456 kgf
4) Las secciones de los émbolos de un gato hidráulico son circulares y de radio Rb = 5 cm y Ra = 50 cm. La longitud total de la palanca que acciona el émbolo pequeño es de 1m y, la distancia entre el punto de aplicación de la potencia al de la resistencia es 75 cm. Aplicando a la palanca una fuerza de un kgf, ¿ qué fuerza se transmite al émbolo mayor? a) Si el émbolo está al mismo nivel, b) Si el pistón grande se encuentra a 1 m por debajo del pequeño. El líquido en el gato es agua.
5) Los dos pistones de una prensa hidráulica tienen por secciones A = 5 cm2 y A´= 2 dm2, la palanca de segundo género que sirve para manibrar la bomba tiene por brazos longitudes de 10 cm y 1 m. Se ejerce en el extremo de la palanca una fuerza de 1 kgf. Se pide: a) ¿ Qué peso podrá levantar la prensa? b) ¿ Cuál es el desplazamiento del pistón mayor cuando el pequeño se baja 10 cm?Rta: 400 kgf; 0,25 cm
6) En un recipiente cúbico de 10 cm de lado se
encuentra un gas a la presión de 15 atm; si la presión exterior ( atmosférica)
es de 750 mm Hg. ¿ Cuál es la fuera total que soporta una pared del recipiente?
Rta: 1,419 x 104N.
7) En unos vasos comunicantes hay agua y
mercurio. La diferencia de alturas de los niveles del Hg en los vasos es h= 1
cm. Calcular la altura de aceite que se debe añadir por la rama del mercurio
para que el nivel de éste en los dos casos sea el mismo. Densidad del mercurio
13,6 g/cm3 y del aceite 0,9 g/ cm3. Rta: 15,11 cm
8) ¿Qué fracción de volumen de un iceberg
sobresale del agua? Densidad del agua de mar: 1,03 g/cm3 del hielo
0,92 g/cm3. Rta: 11%
9) Un trozo de madera de 1 kg de peso y densidad
0,6 se lanza verticalmente hacia abajo con una velocidad de √2 m/s desde un punto
situado a 5 m de altura sobre la superficie de un depósito de aceite de densidad
0,9. Si se desprecian las resistencias del aire y del aceite, calcular: a) La
velocidad con que llega a la superficie del líquido. b) El empuje que sufre una
vez sumergido. c) La aceleración con que se mueve en el interior del líquido.
d)La profundidad a que desciende. Rta: 10m/s; 1,5 kgf; 4,9 m/s2;
10,2 m.
10) ¿ Qué fracción de volumen de una pieza sólida
de metal de densidad relativa al agua de 7,25 flotará sobre un Hg de densidad
relativa de 13,57? Rta: 53,4%
11) Un cuerpo homogéneo prismático de 20 cm de
espesor, 20 cm de ancho y 40 cm de longitud se mantiene en reposo sumergido en
agua a 50 cm de profundidad, al aplicar sobre él una tensión de 50 N. ¿ Cuánto
pesa en el aire y cuál es su densidad relativa? Rta: 1312,5 kg/m3;
210 N
12) Responde y justifica tus respuestas:
a- ¿ Qué sucede si tapado el orificio de salida
de una jeringa tratan de empujar el émbolo cuando está llena de aire?¿ Qué
sucedería si estuviera llena de agua?¿ Por qué?
b- ¿Por qué las burbujas de aire aumentan su
volumen al subir?
c- ¿Por qué no se puede extraer agua con una
bomba aspirante desde una napa más profunda que 10 m?
.
.
13) Una balanza está equilibrada con dos cuerpos
de diferentes volúmenes. ¿Seguiría equilibrada esta balanza si se sumergiera en
agua? En caso negativo, ¿hacia qué cuerpo se desequilibraría?¿Por qué?
14) Considere el sistema de la figura donde el
tubo está lleno de aceite de densidad igual a 0,85 g/cm3. Uno de los
recipientes está abierto a la atmósfera y el otro está cerrado y contiene aire.
Determine la presión en los puntos A y B si la presión atmosférica es 1 atm.
Rta: 0,79449 atm; 0,95889 atm
15) Disponemos de una plancha de corcho de 1 dm
de espesor, calcular la superficie mínima que se debe emplear para que flote en
agua, sosteniendo a un náufrago de 70 kg. Densidad del corcho 0,24 g/cm3.Rta:
9210 cm2
Hidrodinámica
1) Considérese una manguera de sección circular
de diámetro interior de 2 cm, por la que fluye agua a una tasa de 0,25 litros
por cada segundo.¿ Cuál es la velocidad del agua en la manguera? El orificio de
la boquilla de la manguera es de 1 cm de diámetro interior. ¿Cuál es la velocidad
de salida del agua? Rta: 79,6 cm/s; 316,5 cm/s
2) Por una tubería inclinada circula agua a razón
de 9 m3/min. En la parte superior el diámetro es 30 cm y la presión
es de 1 kgf/cm2. ¿ Cuál es la presión en la parte inferior sabiendo
que el diámetro es de 15 cm y que el centro de la tubería se halla 50 cm más
abajo considerado desde la parte superior? Rta: 724953,5 dina/cm2
3) Un fluido incompresible fluye
de izquierda a derecha por un tubo cilíndrico. La densidad de la sustancia es
de 105 utm/m3.Su velocidad en el extremo es v0= 1,5 m/s,
y la presión allí es de P0 = 1,75 Kgf /cm2 y el radio de
la sección es R0 = 20 cm. El extremo de salida está 4,5 m abajo del
extremo de entrada y el radio de la sección allí es r1 = 7,5 cm.
Encontrar la presión P1 en ese extremo. Rta: 1,62 kgf/ cm2
4) Expliquen las diferencias
fundamentales entre: flotar ( en un globo), planear ( en un planeador), volar
(en un avión).
5) Relacionen el concepto de
conservación de la energía con la ecuación de Bernoulli y con la viscosidad?
6) Justificar cada respuesta:
a)¿ Por qué cuando nos duchamos
con agua caliente a gran presión, la cortina se va hacia adentro como atraída
por nosotros?
b) ¿ Por qué a pesar de caer
desde tan alto el granizo no hace los destrozos esperables de tan vertiginosa
caída?
c)¿ Por qué los glóbulos rojos de la sangre viajan por el centro del
vaso?
7) Un líquido de densidad de 1
kg/L se mueve de 3 mm/s por un tubo horizontal de 2 cm de diámetro. En cierta
parte, el tubo reduce su diámetro a 0,5 cm. a) ¿ Cuál es la velocidad del
líquido en la parte angosta del tubo? B) ¿ Cuál es la diferencia de presión del
líquido a ambos lados del angostamiento?
C) ¿ Bajo qué hipótesis son válidas sus respuestas? Rta: 48 mm/seg; -1,15 Pa; a
cargo del alumno.
8) Se llena una manguera con
nafta y se cierra por sus extremos. Se introduce un extremo en un depósito con
nafta a 0,3 m por debajo de la superficie y el otro a 0,2 m por debajo del
primer extremo y se abren ambos extremos. El tubo tiene una sección transversal
interior de área 4 x 10-4 m2. La densidad de la nafta es
680 kg m-3. a)¿ Cuál es la velocidad inicial de la nafta? b)¿ Cuál
es el caudal inicial del flujo? Rta:
3,16 m/s; 1,26 x 10-3 m3/s (Hay gráfica)
9) Dos líquidos inmiscibles se encuentran
en equilibrio formando capas de igual espesor, en un recipiente abierto por
arriba y sometido a la presión atmosférica. Las presiones en los puntos A (a la
mitad de la capa superior) y B (fondo) son: PA= 1,2 atm y PB
= 2,6 atm. Si δA es la densidad del líquido superior. ¿Cuánto
vale la densidad del líquido inferior? Rta: 3 δA
10) Un tubo que conduce un fluido
incompresible cuya densidad es 1,3 x 10 3 kg/m3 es
horizontal en h0 = 0 m. Para evitar un obstáculo, el tubo se debe
doblar hacia arriba, hasta alcanzar una altura de h1 = 1 m. El tubo
tiene área transversal constante. Si la presión en la sección inferior es P0
= 1,50 atm, calcule la presión P1 en la parte superior. Rta: 1,38
atm
11) a) Explicar: a) coeficiente
de contracción, b) gasto teórico y práctico.
b)Un depósito de gran sección cerrado
contiene agua y sobre ella aire comprimido, ejerciendo una presión de 5 atm. A
una distancia vertical a 2 m bajo la superficie libre del líquido hay
practicado un orificio circular de 0,4 cm de diámetro situado a 1 m sobre el
suelo. Si la presión atmosférica es de 1 atm y el coeficiente de contracción de
la vena líquida es 0,61, calcular: 1)La velocidad de salida del agua, b) el
gasto teórico y práctico, 3) el alcance horizontal de la vena líquida, 4)la
velocidad del líquido al llegar al suelo, 5)el ángulo que forma tal velocidad
con la horizontal. Rta: 28,7m/s; 360,6 m3/s; 220 cm3/s,
13m; 29 m/s; 8° 46´
12) Un recipiente para guardar agua, abierto a la atmósfera por su parte superior, tiene un pequeño orificio en la parte inferior, a 6 m por debajo de la superficie del líquido.(a) ¿Con qué rapidez sale agua por el orificio? (b) Si el área del orificio 1.3 cm,¿cuál es el gasto de agua que sale por el recipiente?Rta: 10,8 m/s;1,4 x 10 -3m3/s
13) El agua fluye con un gasto de 6 m3/min, a través de
una pequeña abertura en el fondo de un gran tanque cilíndrico, que está abierto
a la atmósfera en la parte superior. El agua del tanque tiene 10 m de
profundidad. (a) ¿Con qué rapidez sale el chorro de agua por la abertura? (b¿Cuál sería el gasto
de agua de la fuga de agua, si se aplica una presión adicional equivalente a ¾ de la presión atmosférica?Rta: 14m/s;8m3/min
