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F ísica

EJERCICIOS DE LA SEMANA Nº 09

superficie de área 25 cm 2. Halle la presión ejercida sobre la superficie inclinada.

A) 1 600 Pa

B) 2 000 Pa

C) 1 800 Pa

D) 200 Pa

E) 2 400 Pa

Solución:

4Fcos60 (10)(1/ 2)

P 2000 Pa A 25 10

Clave: B

2. (*) La figura muestra un tubo uniforme en forma de U que contiene agua y aceite enreposo. Determine la altura h de aceite.

(Considere: agua = 1 g/cm 3; aceite = 0,6 g/cm 3)

A) 10 cm

B) 8 cm

C) 12 cm

D) 9 cm

E) 15 cm

Solución:

Por equilibrio de presiones:0 0agua agua aceiteP gh P gh

16 10

0 6

aguaagua

aceiteh h ( ) cm

,

Clave: A

1. (*) La figura muestra una fuerza vertical de magnitud 10 N que actúa sobre una

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3. (*) En la figura, se muestra un recipiente cilíndrico que contiene agua.

Determine la presión manométrica en el punto A. (ρ agua = 10 3 kg/m 3, g = 10 m/s 2)

A) 0,5 x 10 2 Pa

B) 0,5 x 10 3 Pa

C) 1,0 x 10 3 Pa

D) 1,0 x 10 2 PaE) 1,0 x 10 4 Pa

Solución:

3 2 3agua

1P g(hsen30 ) (10 )(10)(20 10 ) 10 Pa

2

Clave: C

4. (*) La prensa hidráulica mostrada en la figura, tiene émbolos de radios 5 cm y 30 cmrespectivamente. Si al émbolo de menor radio se le aplica una fuerza de magnitud80 N, calcule el peso W del bloque que puede sostener en equilibrio el émbolo demayor radio.

A) 2520 N

B) 2000 N

C) 2880 N

D) 1500 N

E) 1220 N

Solución:

Del principio de Pascal:

2 21 2

F W

R R

2 22

1

R 30W F (80) 2880N

R 5

Clave: C

5. (*) En relación a los fluidos en reposo, indicar la verdad (V) o falsedad (F) de lassiguientes proposiciones:

I) Todo cuerpo sumergido totalmente o parcialmente en un líquido desplaza unvolumen igual al que posee.

II) El empuje sobre un cuerpo depende de la profundidad a la cual se sumergetotalmente el cuerpo.

III) Dos cuerpos de diferentes materiales y formas, pero de volúmenes iguales,soportan diferentes empujes al ser sumergidos totalmente en un mismo líquido.

A) VVV B) VVF C) VFF D) FVV E) FFF

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C

A

25 cm

5 cm

15 cm

B

Solución:

I) F II) F III) FClave: E

6. (*) Un cilindro de madera de 10 cm de altura en equilibrio flota en el agua de modoque emerge 3 cm, como muestra la figura. ¿Cuál es su densidad? (ρ agua = 1 g/cm 3)

A) 0,7 g/cm 3

B) 0,9 g/cm 3

C) 1,5 g/cm 3

D) 1,3 g/cm 3

E) 0,3 g/cm 3

Solución:

Del principio de Arquímedes:

agua7V

g Vg10

30,7 g / cm

Clave: A

7. (*) El peso de un trozo de metal en el aire es cinco veces que su peso cuando estácompletamente sumergido en agua. ¿Cuál es la densidad del metal?

(ρ agua = 1 g/cm 3)

A) 0,75 g/cm 3 B) 1,50 g/cm 3 C) 0,50 g/cm 3 D) 0,25 g/cm 3 E) 0,125 g/cm 3

Solución:

E 5W W 4W agua Vg 4 Vg agua 30,25g / cm4

Clave: D8. Se tienen tres líquidos no miscibles A, B y C, en

un tubo uniforme en forma de U, tal comomuestra la figura. Si la densidad del líquido A esρ A = 500 kg/m 3 y del líquido C es ρ C = 300 kg/m 3,¿cuál es la densidad del líquido B?

A) 1200 kg/m 3 B) 1300 kg/m 3

C) 1400 kg/m 3 D) 1500 kg/m 3

E) 1600 kg/m 3

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10 cm

53º

A 1

m

M

agua

Solución:Por equilibrio de presiones:

A A B B C Cgh gh gh

A B C25 5 15

3B A C5 3 1600kg / m

Clave: E9. Los cilindros comunicantes mostrados en la

figura se encuentran en equilibrio. Las masas delos émbolos son m y M = 120 g; sus áreas son

A1 = 2 cm 2 y A 2 = 4 cm 2 respectivamente. Hallela masa m. (ρ agua = 10 3 kg / m 3)

A) 10 g B) 22 g C) 30 g

D) 44 g E) 50 gSolución:Por equilibrio de presiones:

1 2

mg Mggh

A A

m 120(1)(10sen53 ) 2 4 m = 44 g

Clave: D

10. En la figura el agua permanece en reposomediante una compuerta. Determine la diferenciade presiones entre los puntos A y B (P B – P A) enla compuerta.(P 0 = 10 5 N/m 2, g = 10 m/s 2 , 33agua m/kg10 )

A) 10 4 N/m 2 B) 2x10 4 N/m 2 C) 3x10 4 N/m 2 D) 4x10 4 N/m 2 E) 5x10 4 N/m 2

Solución:4 2

B A B AP P g(h h ) 2 g 2 10 N / m Clave: B

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13. Un bloque está en equilibrio con las tres cuartas partes de su volumen sumergido en

un líquido. Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

I. El peso del bloque y la fuerza de empuje tienen igual magnitud.II. La densidad del líquido es menor que la densidad del bloque.III. La densidad del líquido es igual a los 4/3 de la densidad del bloque.

A) VFV B) VVV C) VVF D) VFF E) FFV

Solución:

I) V II) F III) VClave: A

14. Una caja de madera de 60 cm de largo y 30 cm de ancho flota en agua. Se colocasobre la caja un bloque de peso 40 N y se observa que se hunde hasta 10 cm.¿Cuál es el peso de la caja? ( A = 1 000 kg/m 3; g = 10 m/s 2)

A) 100 N B) 120 N C) 140 N D) 160 N E) 180 N

Solución:

De la primera condición de equilibrio:

E W 40 (1)

Del principio de Arquímedes:

A AE gV (2)

(2) en (1):

3 2W 40 10 10 1,8 10 180 N

W 140 N

Clave: C

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2

3k

l

l

15. Un bloque cúbico homogéneo de masa0,05 kg y densidad ρ, se encuentrasumergido en equilibrio con la mitad de suvolumen entre dos líquidos de densidades2ρ y 3ρ, como muestra la figura. Determinela deformación del resorte. Considerek = 50 N/m, g = 10 m/s 2.

A) 1,5 cm B) 2,0 cm C) 2,4 cmD) 3,0 cm E) 3,4 cm

Solución:De la primera condición de equilibrio:

1 2E E kx W

2 A( / 2)g 3 A( / 2)g kx W

5W kx W

2

223W 3 5 10 10x 1,5 10 m 1,5 cm

2k 2 50

Clave: A16. La figura muestra una barra uniforme y

homogénea en equilibrio, sumergida en aguacon la mitad de su volumen. Determine ladensidad de la barra. ( agua = 10 3 kg / m 3)

A) 600 kg/m 3 B) 750 kg/m 3 C) 850 kg/m 3 D) 900 kg/m 3 E) 950 kg/m 3

Solución:De la segunda condición de equilibrio y del principio de Arquímedes:

L 3LW( cos ) E( cos )

2 4

2W 3E

aguaV2 Vg 3 g2

3agua

3750 kg / m

4

Clave: B