PRÁCTICO 5: FLUIDOS. Fluidos en reposo 1- Hallar la densidad de la nafta si 5 kg ocupan un volumen de 7.5 × 10−3 𝑚3. 2- Hallar el volumen de 1 kg de aire a 0º C y presión atmosférica. 3- ¿Cuál es la masa aproximada del aire en una habitación de 5.6 m × 3.8 m × 2.8 m? 4- ¿Cuál es la masa de un litro de sangre? 5- Se ejerce una fuerza de 25 N 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? 6- 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). 7- ¿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? 8- En la alimentación intravenosa, se inserta una aguja en una vena del brazo del paciente y se conecta un tubo entre la aguja y un depósito de fluido ( = 1050 kg/m3) que está a una altura h sobre el brazo. El depósito está abierto a la atmósfera por arriba. Si la presión manométrica (con respecto a la atmosférica) dentro de la vena es de 5980 Pa, ¿qué valor mínimo de h permite que entre fluido en la vena? Suponga que el diámetro de la aguja es suficientemente grande como para despreciar la viscosidad. 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 0.1 m por 0.15 m? 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- Los pulmones de un ser humano son capaces de generar una presión negativa “con respecto a la atmosférica” de hasta 1.3 kPa. ¿Hasta qué altura podría usted elevar el agua usando una bombilla? 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 × 105 𝑃𝑎? 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 0.01 m? 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- Un globo tiene una capacidad de 0.1 m3. ¿Cuál es el peso máximo que puede levantar cuando está lleno de helio? 20- ¿Qué fracción de una pieza de hierro estará sumergida al flotar en mercurio? 21- 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? 22- 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? 23- 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? 24- La densidad del hielo es de 0,917 g/cm3, y la del agua del mar 1025 kg/m3. Cuando se ve un iceberg, ¿qué proporción del mismo vemos fuera del agua? Fluidos en Movimiento 25- 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? 26- Una tubería cilíndrica se bifurca en dos ramas cuyos radios son la mitad del inicial. Fluye un líquido a velocidad v por la tubería inicial. ¿A qué velocidad fluirá por las ramas? 27- 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? 28- Estime la presión del aire dentro de un huracán de categoría 5, en el que la rapidez del aire alcanza los 300 km/h. 29- 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? 30- ¿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? 31- Suponga que la abertura en el tanque de la figura está a una altura y1 arriba de la base y que la superficie del líquido está a una altura y2 sobre la base (y1 = 1 m ; y2 = 2 m). a) ¿Con que velocidad horizontal sale el fluido por la abertura? b) ¿A qué distancia horizontal desde la base del tanque caerá el fluido en el terreno? (Asumir un movimiento rectilíneo uniforme en el tiempo que tardaría en caer el agua en caída libre). 32- 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. 33- 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.

34- En una arteria se ha formado una placa arteriosclerótica, que reduce el área transversal a 1/5 del valor normal. ¿En qué porcentaje disminuirá la presión en este punto? (Presión arterial normal, 100 mm Hg; velocidad normal de la sangre, 0,12 m/s; densidad de la sangre, 1056 kg/m3). 35- ¿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? 36- ¿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. 37- ¿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 ( = 950 kg/m3,  = 0.2 Pas) a una tasa de 650 cm3/s? 38- 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  y de las tablas. Suponga que la presión sanguínea es de 78 torr por arriba de la presión atmosférica.