HIDROSTÁTICA AMBIENTAL

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FISICA II

HIDROSTÁTICA

01.- Hallar la densidad de una esfera de 3,14 kg de masa y 10 cm de radio.

02.- ¿Qué presión ejerce una fuerza normal F = 40N sobre una superficie de área A = 4 m2?

03.- El buzo se halla a 10m de profundidad en un lago. ¿Cuáles son la presión absoluta y la presión manométrica sobre el buzo?

04.- Hallar la presión en el recipiente A.

05.- En un tubo en U se vierten 3 líquidos: A, B y C quedando en equilibrio, tal como se muestra en la figura. Si las densidades relativas de A y C son 5 y 3 respectivamente, hallar la densidad relativa del líquido B.

06.- Una piedra pesa en el aire 60N y sumergido en agua 35N. Calcular la densidad relativa de la piedra.

07.- En una prensa hidráulica cuyas áreas de sus respectivos émbolos están en la relación 5 a 2000. ¿Qué fuerza deberá ser aplicada para levantar una roca de 80 kN?

08.- La prensa hidráulica multiplica:

A) La presión B) El trabajoC) La fuerza D) La energíaE) Todas

09.- Un bloque de plomo flota sobre mercurio, si la densidad del plomo es 10,2 y la del mercurio 13,6. ¿Qué fracción del bloque de plomo esta sumergido?

10.- Una botella vacía pesa 2,2 N; cuando se lo llena con agua pesa 3,8 N y cuando se le llena con un líquido desconocido, pesa 3,5 N. ¿Cuál es la densidad relativa del líquido?

11.- ¿Qué volumen de agua se debe añadir a un litro de lejía, de densidad relativa 1,3, para que su densidad sea 1,2?

12.- Un cuerpo es soltado desde el borde del lago. Si el peso específico del objeto es el cuádruplo del peso específico del agua, calcular la aceleración con que desciende el objeto.

13.- Se mantiene un cuerpo de 100 g de masa y densidad 0,8 dentro de un lago y a una profundidad de 20m. Si el cuerpo se libera, ¿qué tiempo tarda en llegar a la superficie?

Ingeniería Ambiental

25 cm 15 cm

5 cm

AC

B

61 cm

A


14.- En la figura, los émbolos A, B y C tienen áreas de 5 cm2, 60 cm2 y 70 cm2 respectivamente. SI F = 50 N, el valor de (R + Q) es:

15.- En el tubo en U de la figura se ha llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la izquierda con un liquido de densidad desconocida. La densidad relativa del liquido desconocido es

16.- En un tubo en U se vierten 3 líquidos: A, B y C quedando en equilibrio, tal como se muestra en la figura. Si las densidades relativas de A y C son 5 y 3 respectivamente, hallar la densidad relativa del líquido B.

17.- Considere el sistema de la figura donde el tubo está lleno de aceite de densidad ρ = 0,85 g cm−3. 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 1atm.

18.- Con respecto a la figura, determine la presión en los puntos A, B, y C de la figura donde el aceite tiene densidad 0,90 g cm−3 y el agua 1,00 g cm−3.


2 cm14cm

25 cm 15 cm

5 cm

AC

B


HIDRODINAMICA

01.- Cuanto trabajo hace la presión al forzar 50 pies3 de agua por un tubo de 0.5 pulgadas si la diferencia de presión en los extremos del tubo es de 15 lb/pulg2.

02.- Cuál es el gasto a través de un orificio circular de 2 mm. de diámetro, localizado a 5 m por debajo de la superficie del liquido.

03.- Hallar la velocidad con que fluye el anhídrido carbónico por un tubo, sabiendo que en media hora pasa por la sección transversal de dicho tubo 0.51 Kg. de gas. La densidad de este gas es de 7.5 Kg./m3, diámetro del tubo 20 mm.

04.- Por la sección transversal de un tubo de 2 cm de diámetro fluye en régimen de Bernoulli un gas, pasando por ella 1,02 kg de gas en 1 h. Determínese la velocidad con que fluye el gas en el tubo. Densidad del gas 7,5 kg/m3.

05.- Un tubo de 34.5 cm. De diámetro conduce agua que circula a razón de 2.62 m/s. ¿Cuánto tiempo le tomara descargar 1 600 m3 de agua?

06.- Una manguera de jardín que tiene un diámetro interno de 0.75 pulgadas está conectada a un aspersor que consta simplemente de accesorio con 24 orificios, cada uno de 0.050 pulgadas de diámetro. Si el agua de la manguera tiene una velocidad de 3.5

pies/s. ¿A qué velocidad sale por los orificios del aspersor?

07.- La figura muestra la confluencia de dos corrientes que forman un rio. Una corriente tiene una anchura de 8.2 m, una profundidad de 3.4 m, una velocidad de 2.3 m/s. La otra corriente tiene 6.8 m de anchura, 3.2 m de profundidad, y fluye a razón de 2.6 m/s. La anchura del rio es de 10.7 m. y la velocidad de su corriente es de 2.9 m/s. ¿Cuál es su profundidad?

08.- Un fluido circula en régimen de Bernoulli por una tubería que primeramente se estrecha y luego se bifurca en las ramas que se indican en la figura. Si los diámetros correspondientes a éstas son: d1 = 20 cm, d2 = 15 cm, d3 = 10 cm y d4 = 5 cm y las velocidades del fluido en los puntos 1 y 4 son 1 m/s y 3 m/s respectivamente, calcular las velocidades en los puntos 2 y 3.



09.- Corre agua hacia una fuente, llenando todos los tubos a una tasa constante de 0.750 m/s3. a) ¿Qué tan rápido saldrá por un agujero de 4.50 cm de diámetro? b) ¿Con qué rapidez saldrá si el diámetro del agujero es tres veces más grande?

10.- Una regadera tiene 20 agujeros circulares cuyo radio es de 1.00 mm. La regadera está conectada a un tubo de 0.80 cm de radio. Si la rapidez del agua en el tubo es de 3.0 m/s, ¿con qué rapidez saldrá de los agujeros de la regadera?

11.- Fluye agua por un tubo de sección transversal variable, llenándolo en todos sus puntos. En el punto 1, el área transversal del tubo es de 0.070 m2, y la rapidez del fluido es de 3.50 m/s. ¿Qué rapidez tiene el fluido en puntos donde el área transversal es de a) 0.105 m2? b) ¿0.047 m2? c) Calcule el volumen de agua descargada del extremo abierto del tubo en 1.00 h.

12.- Fluye agua por un tubo circular de sección transversal variable, llenándolo en todos sus puntos. a) En un punto, el radio del tubo de 0.150 m. ¿Qué rapidez tiene el agua en este punto si la tasa estable de flujo de volumen en el tubo es de 1.20 m3/s? b) En otro punto, la rapidez del agua

es de 3.80 m/s. ¿Qué radio tiene el tubo en este punto?

13.- Calcular en km/h la velocidad de un avión provisto de un tubo de Pitot cuyo líquido manométrico es mercurio, siendo la diferencia de alturas entre los niveles de las dos ramas 49 mm. Suponemos que la densidad del aire es 0,001 293 g/cm3.

14.- Un fluido de densidad 0,8 g/cm3

circula por una tubería horizontal cuyo diámetro se reduce uniformemente de 10 a 6 cm (ver figura). En la sección más ancha su velocidad es de 10 cm/s. Calcular la diferencia de presiones entre dos puntos situados en dichas secciones.

15.- El gasto en una tubería por la que circula agua es 208 L/s. En la tubería hay instalado un medidor de Venturi (ver figura) con mercurio como líquido manométrico. Siendo 800 y 400 cm2 las secciones en la parte ancha y estrecha de la tubería, calcular el desnivel que se produce en el mercurio.



16.- Por un tubo circula agua en régimen de Bernoulli, con un gasto de 500 L/s. Calcular la diferencia de presiones manométricas en dos puntos situados a una distancia vertical de 10 m, sabiendo que la sección del tubo en la parte más alta es doble que la correspondiente al punto más bajo (200 cm2).

17.- Tenemos un recipiente de paredes verticales lleno de un líquido hasta una altura H (ver figura). Demostrar que si abrimos un orificio a una distancia vertical de la superficie (y), la vena líquida tiene el mismo alcance que si lo abrimos a la misma distancia (y) del fondo.

18.- Desde un depósito de gran extensión fluye agua en régimen de Bernouilli

como se indica en la figura. El depósito está abierto a la atmósfera y la presión es H = 740 mm de Hg. La altura del punto 1 es de 12 m con respecto a los puntos 3 y 4. La sección transversal de la tubería en los puntos 2 y 3 es 300 cm2, y en el 4 de 100 cm2. Calcular: a) El caudal de agua que fluye por el punto 4. b) La presión en el punto 3. c) La altura del punto 2 para que la presión en él sea de 1,2 atm.

19.- En la figura se muestra un tanque de agua con válvula en el fondo. Si esta válvula se abre. ¿Cuál es la máxima altura que alcanza la corriente de agua al salir del lado derecho del tanque? Suponga de h = 10 m , L = 2.0 m y θ = 30º, y que el área de la sección transversal en A es muy grande comparada con B



20.- Fluye agua continuamente de un tanque abierto como en la figura se ilustra. La altura del punto 1 es de 10.0 m, y la de los puntos 2 y 3 es de 2.00 m. El área transversal en el punto 2 es de 0.0480 m2; en el punto 3 es de 0.0160 m2. El área del tanque es muy grande en comparación con el área transversal del tubo. Suponiendo que puede aplicarse la ecuación de Bernoulli, calcule a) la rapidez de descarga en m3/s; b) la presión manométrica en el punto 2.

21.- Hay agua hasta una altura H en un tanque abierto grande con paredes verticales ( ver figura). Se perfora un agujero en una pared a una profundidad h bajo la superficie del agua. a) ¿A qué distancia R del pie de la pared tocará el piso el chorro que

sale? b) ¿A qué distancia sobre la base del tanque debería hacerse un segundo agujero de manera que el chorro que salga por él tenga el mismo alcance que el que sale por el primero?

22.- Dos tanques abiertos muy grandes A y F ( ver figura) contienen el mismo líquido. Un tubo horizontal BCD, con una constricción en C y abierto al aire en D, sale del fondo del tanque A. Un tubo vertical E emboca en la constricción en C y baja al líquido del tanque F. Suponga flujo de línea de corriente y cero viscosidad. Si el área transversal en C es la mitad del área en D, y si D está a una distancia h1 bajo el nivel del líquido en A, ¿a qué altura h2

subirá el líquido en el tubo E? Exprese su respuesta en términos de h1.


UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FISICA II 23.- El tubo horizontal de la (ver figura)

tiene área transversal de 40.0 cm2 en la parte más ancha y de 10.0 cm2 en la constricción. Fluye agua en el tubo, cuya descarga es de 6.00 L/s. Calcule a) la rapidez de flujo en las porciones ancha y angosta; b) la diferencia de presión entre estas porciones; c) la diferencia de altura entre las columnas de mercurio en el tubo con forma de U.

24.- El medidor de venturi de la Figura lleva agua a 60 ºC. La densidad relativa (gravedad específica) del fluido manométrico del medidor de presión es de 1,25. Calcule la velocidad de flujo en la sección A y la rapidez de flujo de volumen de agua.


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