Supongamos que tenemos una superficie circular en el interior del líquido, paralela al fondo. Esta superficie podría ser la que ofrece la espalda de un submarinista, que obviamente no es circular.
La fuerza que se ejerce sobre esta superficie es la debida al peso del líquido que haya sobre ella. Para calcular la masa que está allí suspendida (M), nos valdremos de la densidad (d) multiplicada por el volumen (V). Tengamos en cuenta que el volumen del cilindro
V=A•h (A es el área y h la altura del cilindro)
M=V•d
F ⃗ =M•g=V•d•g=A•h•d•g
P=F ⃗ /A=(A•h•d•g)/A=h•d•g
Esta última expresión nos señala la presión que hay a una profundidad “h” sobre la superficie del líquido debido al peso de este. Si sobre la superficie del líquido hubiera una presión debida a la causa que fuera, llamada P0, entonces:
P=P0 + d•h•g [2]
Expresión general para calcular la presión total en el seno de un líquido en equilibrio.
2. Describe apoyándote en los Principios Físicos adecuados, la razón por la que los cuchillos deben estar afilados para cortar. [Encuentra la razón física verdadera del fenómeno 0,5 puntos; lo aplica al caso haciendo uso de los conceptos estudiados y expresándose con propiedad 0,5 puntos
Los cuchillos cortarán porque con el filo hacen una gran presión y cortan la carne. Para hacer una gran presión no hace falta ejercer una gran fuerza, basta con tener un superficie de aplicación de la fuerza muy reducida. Para lograrlo afilamos el cuchillo y la zona de contacto del metal con la carne se reduce en superficie, entonces al ser Presión=Fuerza/Superficie, la presión aumenta su valor.
3. ¿Cuál es el origen de la presión atmosférica?¿Por qué desciende su valor al ascender en altura? [Encuentra la razón física verdadera 0,5 puntos; expresándose con propiedad 0,5 puntos]
La atmósfera es la capa de aire en la que estamos inmersos. Esta capa gaseosa sufre la acción de la gravedad y por tanto “pesa”. Esta fuerza, el peso del aire, la soportamos nosotros sobre toda nuestra superficie corporal, dando origen a una presión. Al ascender en altura, tal como ocurre si subimos a una montaña, la capa de aire disminuye su grosor y su peso, al igual que la presión.
4. Un tubo de vidrio en forma de U tiene en su rama izquierda agua, (d=1000 Kg/m3), y en la derecha mercurio (700 Kg/m3), si el aceite alcanza una altura de 20 cm, ¿qué altura alcanzará el agua en su rama? [Croquis 0,5 puntos; unidades 0,5 puntos; Escribe la Ley Física a utilizar 0,5 puntos; Despeja sobre los símbolos de las ecuaciones, sin sustituir los datos 0,5; resuelve el problema 0,5 puntos]
A un mismo nivel, la presión a de ser la misma. Aplicamos el principio fundamental de la Hidrostática, de forma que la presión originada por la columna de aceite sea igual a la que origina el agua:
Pagua=densagua•g•H
Paceite=densaceite•g•Haceite
Al ser iguales: densagua•g•H = densaceite•g•Haceite
Simplificamos eliminando g, y despejamos H:
H=densaceite•Haceite/densagua=(700Kg/m3•0,2m)/(1000 Kg/m3)=0,14 m
4. Enuncia el Principio de Pascal. [1 punto definición correcta, completa y bien redactada]
En el seno de un fluido, (tal como es el agua), las variaciones de presión se transmiten íntegramente de un punto a otro.
5. Una pieza metálica pesa 10 N en el aire y 8 N cuando está sumergida totalmente en agua, (densidad del agua 1000 Kg/m3). ¿Qué empuje experimenta la pieza? ¿Cuál es el volumen de la pieza? ¿Cuál es su densidad? [Croquis 0,25 puntos; unidades 0,5 puntos; Escribe la Ley Física a utilizar 0,25 puntos; Despeja sobre los símbolos de las ecuaciones, sin sustituir los datos 0,5; resuelve el problema 0,5 puntos por apartado]
Se resuelve aplicando el Principio de Arquímedes.
Al pesar un objeto sumergido medimos el peso aparente, pero no el real. El peso aparente es la resultante de la suma de las fuerzas Peso real y empuje.
Empuje=Peso Real- Peso aparente = 10N –8N = 2N
Como el empuje es el peso del volumen de agua desalojado,
Empuje=(Volsumergido)•densagua•g
Despejamos el volumen sumergido:
Volsumergido=empuje/(desagua•g)=2N/(1000 Kg/m3•9,8 m/s2)=0,0002 m3
Ahora, con este nuevo dato, podemos calcular la densidad del objeto:
Peso real = Volsumergido•denscuerpo•g
Denscuerpo=Peso real/(volsumergido•g)=10N /(0,0002 m3•9,8 m/s2)=5102,0 Kg/m3
No hay comentarios:
Publicar un comentario