Respuestas a los Ejercicios de Presión en Sólidos y Líquidos (1)

Empezamos las sugerencias y soluciones con esta imagen de un antiguo (y extraño) submarino ruso. La explicación del funcionamiento del submarino, este o los más modernos, está basada en el principio de Arquímedes.

Como siempre, las SUGERENCIAS son "pistas" para encarar la resolución de los ejercicios. Las SOLUCIONES servirán para que pueda hacer una autocorrección.

SUGERENCIAS:

Ejercicio 1: Recuerde que el volumen en prismas y cilindros se calcula haciendo Vol = Superficie de la base por Altura .

La densidad indica la relación entre la masa y el volumen: D = m / V

La presión dentro de un líquido se relaciona con el peso específico del líquido y la profundidad p = Pe . h . Además considere que Pe = D . g (donde g es la aceleración de la gravedad, 10 m/s2)

Y, como siempre, P = m . g

Ejercicio 2: Piense en la relación (proporcionalidad) entre presión y superficie.

Tenga en cuenta la definición de presión: p = F / S

Ejercicios 3 y 4: Piense en las condiciones de flotabilidad

Ejercicio 5: Tenga en cuenta el Principio de Arquímedes y la 2da. ley de Newton

SOLUCIONES (¿Intentó resolver los ejercicios? Si no lo hizo ... Vuelva Atrás!!!)

Ejercicio 1:

a) V = S . h = 0,8 m2 . 2 m = 1,6 m3 (metros cúbicos)

b) m = D . V = 720 kg/m3 . 1,6 m3 = 1152 kg

c) P = m . g = 1152 kg . 10 m/s2 = 11520 N

d) p = Pe . h = D . g . h = 720 kg/m3 . 10 m/s2 . 2 m = 14400 Pa (Pascales)

e) p = D . g . h = 720 kg/m3 . 10 m/s2 . 1 m = 7200 Pa (Pascales)

f) La presión es 7200 Pa. Que el punto esté en el medio o sobre las paredes no afecta el valor de la presión ya que estando a igual profundidad la presión es la misma.

Ejercicio 2:

a) Pcil = m . g = 0,54 kg . 10 m/s2 = 5,4 N ; Pcubo = m . g = 0,56 kg . 10 m/s2 = 5,6 N

b) El cilindro sobre el cubo ya que la cara del cubo (que será la base de apoyo) es menor que la base del cilindro. Como presión y superficie son inversamente proporcionales, a menor superficie mayor presión.

c) p = F / S = 11 N / 0,16 m2 = 68,75 Pa

Ejecicio 3:

a) Sí. Si flota el empuje es igual al peso ( E = P)

b) Falso. El empuje es igual en los dos ya que flota en ambos líquidos y tanto en L1 como en L2 se cumple E = P

c) Falso. Por que el cuerpo está más sumergido en el líquido 2, lo cual indica que debió desplazar mayor cantidad de líquido para compensar su menor peso específico.

d) Sí. Por eso flota en la superficie

Ejercicio 4:

La sugerencia de Martita no es correcta. Aunque el cuerpo se divida en dos al desenganchar los bloques, la densidad del material de los bloques seguirá siendo mayor que la del líquido y, aunque separados, ambas partes se irán al fondo.

Ejercicio 5:

a) m = D . V = 0,7 kg/dm3 . 0,3 dm3 = 0,21 kg

b) P = m . g = 0,21 kg . 10 m/s2 = 2,1 N

c) E = Peliq . Vcuerpo = Dliq . g . Vcuerpo = 1 kg/dm3 . 10 m/s2 . 0,3 dm3 = 3 N

d) Primero se determina la fuerza total sobre la esfera: Ftotal = Empuje - Peso = 3 N - 2,1 N = 0,9 N

Luego se calcula la aceleración haciendo: fuerza sobre masa. a = Ftotal / m = 0,9 N / 0,21 kg = 4,28 m/s2.

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