FÍSICA para Licenciatura en Bioquímica y Tecnicatura Universitaria en Laboratorios Biológicos PRÁCTICO 5: FLUIDOS.

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Hallar la densidad de la nafta si 5 kg ocupan un volumen de 7.5  10 . Hallar el volumen de 1 kg de aire a 0º C y presión atmosférica. ¿Cuál es la masa aproximada del aire en una habitación de 5.6 m × 3.8 m × 2.8 m? Hallar el peso de 0.1 m3 de cloroformo cuya densidad es ρ = 1490 kg/m3. ¿Cuál es la masa de un litro de sangre? Se ejerce una fuerza de 25N sobre el émbolo de una jeringa. El émbolo tiene un área de 10-4 m2. Si el fluido no puede salir, ¿cuál es el aumento de presión del fluido en el interior de la jeringa? 7- Estime la presión ejercida sobre un piso por a) el extremo puntiagudo de la pata de una silla (66 kg sobre cuatro patas) de área 0.02 cm2 y b) un elefante de 1300 kg parado sobre una sola pata (área = 800 cm2). 8- ¿Cuál es la diferencia en la presión sanguínea (en mm-Hg) entre la parte superior de la cabeza y la planta de los pies de una persona de 1.7 m que se encuentra de pie? 9- La presión en el fondo de un depósito cilíndrico de agua es 3 atm. a) Hallar la presión en pascales. b) Si el depósito tiene un radio de 10 m, ¿qué fuerza ejerce el agua sobre el fondo del depósito? 10- Se han hecho fotografías de fondos submarinos a 8000 m de profundidad. a) ¿Cuál es la presión a dicha profundidad? b) ¿Qué fuerza se ejerce sobre la ventanilla de la cámara si ésta mide 0.1m por 0.15m? 11- Evaluar la caída de presión en la atmósfera cuando se asciende desde el nivel del mar hasta la cumbre de una colina de 500 m de altura a una temperatura de 0 ºC. 12- Una columna de agua de 0.7 m de altura ejerce la misma presión que una columna de 0.6 m de disolución salina. ¿Cuál es la densidad de la disolución salina? 13- ¿Qué altura puede alcanzar el agua que sube por las tuberías de un edificio si la presión manométrica a nivel del suelo es 2  10 ? 14- Un submarino baja a 100 m de profundidad en el mar. ¿Qué presión manométrica se necesita para vaciar de agua los tanques de lastre? 15- Un elevador hidráulico, con émbolos cuyas áreas transversales son 1500 cm2 y 75 cm2 respectivamente, se utiliza para elevar una silla de dentista que pesa 1500 N. a) ¿Qué fuerza se ha de ejercer sobre el émbolo pequeño para elevar la silla? b) ¿Qué distancia se debe desplazar el émbolo pequeño para elevar la silla 0.01m? 16- La presión manométrica máxima en un elevador hidráulico es de 17 atm. ¿Cuál es el tamaño más grande de vehículo (kg) que puede levantar si el diámetro de la línea de salida es de 22.5 cm? 17- Una casa en el fondo de una colina se abastece mediante un tanque lleno de agua de 5 m de profundidad, el cual está conectado a la casa por un tubo de 110 m de longitud que forma un ángulo de 58° con la horizontal. a) Determine la presión manométrica del agua en la casa. b) ¿Qué tan alto se elevaría el agua si saliera verticalmente de una tubería rota enfrente de la casa?

18- Se vierten agua y luego aceite (los cuales no se mezclan) en un tubo en forma de U, abierto en ambos extremos. Alcanzan el equilibrio como se ilustra en la figura. ¿Cuál es la densidad del aceite? [Sugerencia: Las presiones en los puntos a y b son iguales. ¿Por qué?]. 19- ¿Cuál es la presión normal de la atmósfera en la cima del Monte Everest y en la cima del monte Aconcagua? 20- Un objeto pesa 100 N en el aire y 75 N en agua. ¿Cuál es la densidad relativa de dicho objeto? 21- Un globo tiene una capacidad de 0.1 m3. ¿Cuál es el peso máximo que puede levantar cuando está lleno de helio? 22- ¿Qué fracción de una pieza de hierro estará sumergida al flotar en mercurio? 23- Un geólogo encuentra que una roca lunar cuya masa es de 9.28 kg tiene una masa aparente de 6.18 kg cuando está sumergida en agua. ¿Cuál es la densidad de la roca? 24- Un buzo y su equipo desplazan un volumen de 65 L y tienen una masa total de 68 kg. a) ¿Cuál es la fuerza de flotación sobre el buzo en el mar? b) ¿El buzo se hundirá o flotará? 25- Como la gasolina es menos densa que el agua, los barriles que contienen gasolina flotan. Suponga que un barril de acero de 230 litros está totalmente lleno de gasolina. ¿Qué volumen total de acero puede utilizarse para fabricarlo si el barril lleno de gasolina debe flotar en agua dulce? 26- Una mezcla de xileno (densidad relativa: 0.87) y bromobenceno (densidad relativa: 1.5) se utiliza para determinar la densidad de la sangre. Se halla que gotas de sangre permanecen suspendidas cuando las proporciones volumétricas de xileno y bromobenceno son 72% y 28%. Encuentre la densidad relativa de la sangre. 27- Una pieza de madera de 3.25 kg (con densidad relativa 0.50) flota en el agua. ¿Qué masa mínima de plomo, colgada de ella mediante una cuerda, hará que se hunda? 28- Un cubo cuyos lados miden 10 cm de longitud está hecho de un material desconocido y flota en la superficie entre agua y aceite. El aceite tiene una densidad de 810 kg/m3. Si el cubo flota de forma que el 72% de él está en el agua y el 28% en aceite, ¿cuál es su masa y cuál es la fuerza de flotación sobre él? 29- Una manguera de jardín con una sección transversal de 2 cm2 tiene un flujo de 200 cm3/s. ¿Cuál es la velocidad media del agua? 30- Una pecera mide 36 cm de ancho por 1 m de largo y 0.6 m de alto. Si el filtro debe procesar toda el agua en la pecera una vez cada 4 horas, ¿cuál debería ser la rapidez del flujo en el tubo de entrada del filtro de 3 cm de diámetro? 31- Estime la presión del aire dentro de un huracán de categoría 5, en el que la rapidez del aire alcanza los 300 km/h. 32- Un conducto de aire de 15 cm de radio se usa para renovar el aire de una habitación que mide 8.2 m × 5 m × 4.5 m cada 12 minutos. ¿Qué tan rápido fluye el aire en el conducto? 33- ¿Qué tan rápido fluye el agua de un agujero en el fondo de un tanque de almacenamiento muy ancho de 5.3 m de profundidad lleno con agua? 34- Un viento de 180 km/h sopla sobre un techo plano de una casa y hace que éste se levante. Si la casa mide 6.2 m × 12.4 m, estime el peso del techo. Suponga que el techo no está clavado. 35- El radio de una tubería de agua disminuye desde 0.2 a 0.1m. Si la velocidad media en la parte más ancha es 3 m/s, hallar la velocidad media en la parte más estrecha.

36- ¿Cuál es la fuerza de sustentación (en newtons) de acuerdo con el principio de Bernoulli sobre un ala de área de 88 m2 si el aire pasa sobre las superficies superior e inferior con rapidez de 280 y 150 m/s, respectivamente? 37- Agua a presión manométrica de 3.8 atm al nivel de la calle fluye hacia un edificio de oficinas con una rapidez de 0.68 m/s por un tubo de 5 cm de diámetro. El tubo se reduce a 2.8 cm de diámetro en el piso superior, donde el grifo se dejó abierto, 18 m por arriba del que está a nivel de la calle. Calcule la velocidad del flujo y la presión manométrica en el tubo del piso superior. Suponga que no hay derivaciones y desprecie la viscosidad. 38- ¿Cuál es la diferencia de presión entre el corazón y el cerebro de una jirafa si su cerebro está 2 m por encima de su corazón? Considerar que la velocidad de la sangre es la misma en todos los puntos. 39- Un jardinero piensa que tarda mucho tiempo regar un jardín con una manguera de 3/8 pulgadas de diámetro. ¿En qué factor se reducirá el tiempo si usa una manguera de 5/8 pulgadas de diámetro? Suponga que todo lo demás permanece igual. 40- ¿Cuál debe ser la diferencia de presión entre los dos extremos de una sección de tubo de 1.9 km de longitud, 29 cm de diámetro, si el tubo debe transportar aceite (ρ = 950 kg/m3, η = 0.2 Pa⋅s) a una tasa de 650 cm3/s? 41- Un paciente va a recibir una transfusión de sangre. Ésta fluirá a través de un tubo desde una botella elevada hacia una aguja insertada en la vena. La aguja mide 25 mm de largo y su diámetro interior es de 0.8 mm; la tasa de flujo requerida es de 2 cm3 de sangre por minuto. ¿A qué altura h debe colocarse la botella por arriba de la aguja? Obtenga ρ y η de las tablas. Suponga que la presión sanguínea es de 78 torr por arriba de la presión atmosférica. 42- Si la fuerza F necesaria para mover el alambre que aparece en la figura es de 3.4  10 , calcule la tensión superficial γ del fluido encerrado. Suponga que   0.07 . 43- Calcule la fuerza necesaria para mover el alambre del problema anterior si está inmerso en una solución jabonosa y el alambre mide 24.5 cm de longitud. 44- La tensión superficial de un líquido se puede determinar midiendo la fuerza F necesaria justo para levantar un anillo circular de platino de radio r de la superficie del líquido. a) Obtenga una fórmula para γ en términos de F y r. b) A 30°C, si   5.8  10  y   2.8  , calcule γ para el líquido probado.