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Página 1 FÍSICA SEMANA 11: ESTÁTICA DE FLUIDOS PRESIÓN EN SÓLIDOS 01. Señale la verdad (V) o falsedad (F) de las si- guientes proposiciones: I. La densidad es una característica solamente de los líquidos y gases. II. La unidad de la presión en el S.I. es la atm III. La presión es una cantidad vectorial. A) VVV B) FVF C) VFV D) FFV E) FFF 02. Sobre la presión ejercida en una superficie, podemos afirmar: I. Es una cantidad física vectorial, porque resul- ta de dividir la fuerza entre el área. II. La presión representa como se distribuye la componente normal de la fuerza por unidad de área. III. Aumenta su valor si aumenta el área de la superficie sobre el cual se aplica la fuerza. A) Todas B) II y III C) solo II D) I y III E) ninguna 03. El cubo de 10 cm de lado mostrado en la fi- gura está en reposo. ¿Qué presión (en kPa) se ejerce sobre el plano inclinado? Considere que la magnitud de la fuerza de rozamiento sobre el bloque es 60 N A) 40 B) 16 C) 12 D) 10 E) 8 SELEC_2015-II 04. El bloque mostrado en la figura tiene la for- ma de un cubo de 20 cm de lado y sube con ve- locidad constante por acción de una fuerza F = 60 N, por el plano inclinado liso. Calcule la pre- sión, en kPa, que ejerce el bloque sobre la super ficie. A) 1,5 B) 3,0 C) 7,5 D) 6,0 E) 9,0 05. Una bailarina de ballet de 50 kg se para en la punta de los pies, haciendo contacto con el pi- so en un área de 25 cm2. Si la bailarina salta ha- cia arriba con una aceleración de 4 m/s2, ¿cuál es la presión (en kPa) que ejerce sobre el piso? (g = 10 m/s2) A) 140 B) 250 C) 260 D) 270 E) 280 06. Un cachimbo FIC de 64 kg de masa está para do en un ascensor que sube con una aceleración de –2ĵ m/s2. Si el área de contacto entre uno de sus pies y el piso es 0,2 m2, determine la pre- sión, en Pa, que produce en el piso. (g = 10 m/s2) A) 800 B) 1 280 C) 1920 D) 2560 E) 3840 PRESIÓN EN FLUIDOS 07. Con respecto a los fluidos, determine la vera cidad (V) o falsedad (F) en las siguientes propo- siciones I. No presentan forma definida II. Los líquidos presentan volumen definido. III. Los gases son incompresibles. A) VVF B) VVV C) FVF D) FVV E) FFV 08. Determine la veracidad (V) o falsedad (F) según corresponda en las siguientes proposi- ciones sobre la presión en líquidos: I. En el interior de un líquido actúa simultánea- mente en todas las direcciones. II. Depende de la forma del recipiente que con- tiene al líquido. III. La presión en el fondo de un recipiente lleno de agua, será la misma si llevamos el recipiente a una altura, sobre la superficie, de un radio te- rrestre. A) VVV B) VVF C) FFV D) VVF E) FFF 09. Un buzo solo puede sumergirse hasta una profundidad tal que la presión absoluta sea 3 veces la presión atmosférica. Determine la pro- fundidad, en m, a la cual puede sumergirse. (Patm = 105 Pa; ρagua = 103 kg/m3; g = 10m/s2) A) 15 B) 10 C) 30 D) 25 E) 20 10. Un submarino solo puede sumergirse en el interior de un lago hasta una profundidad en la cual la presión es 12 atm. ¿A qué profundidad (en m) podrá sumergirse el submarino, si en la superficie el barómetro indica 70 cmHg? (1 atm = 76 cmHg = 105 Pa, ρagua = 103 kg/m3, g = 10 m/s2) Página 2 A) 92,2 B) 102,2 C) 110,8 D) 129,2 E) 139,2 CEPRE_2012-I 11. Una caja cúbica de acero de 50 cm de arista, contiene aire a la presión de 1 atm. Si la profun- didad máxima que puede sumergirse la caja en agua sin colapsar es 120 m ¿cuál es la máxima fuerza, en kN, que soporta una de sus caras sin colapsar? (g = 10 m/s2; ρagua = 1 000 kg/m3) A) 250 B) 275 C) 300 D) 325 E) 400 12. Las paredes de una caja metálica hermética pequeña resisten una presión máxima de 5x105 N/m2. Si la caja contiene aire a la presión de 2,5x105 N/m2, determine la máxima profundi- dad, en m, a que puede ser sumergida en agua, de manera que sus paredes no sufran ningún daño. (g = 10 m/s2; presión atmosférica = 105 N/m2, ρagua = 1 g/cm3) A) 55 B) 75 C) 65 D) 85 E) 95 UNI_2003-II 13. La figura muestra la presión en un líquido versus su profundidad. Halle la densidad del líquido en g/cm3. (g = 10 m/s2) A) 0,2 B) 0,4 C) 0,6 D) 0,8 E) 0,9 14. La gráfica muestra la presión en función de la profundidad dentro de un líquido de densi- dad ρ = 4,5 g/cm3. Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposi- ciones: I. La aceleración de la gravedad es 10 m/s2 II. La presión atmosférica es 92 kPa. III. La presión hidrostática a un metro de pro- fundidad es 132 kPa A) VVV B) VFF C) FVF D) FVV E) FFF CEPRE_2013-II 15. Se tiene dos líquidos inmiscibles en reposo tal como se muestra. Determine la presión total (en kPa) en P. (ρagua = 1000 kg/m3; ρaceite = 800 kg/m3; g = 10 m/s2) A) 112 B) 116 C) 118 D) 120 E) 121 16. En la figura, se muestra un recipiente cerra- do que contiene dos líquidos no miscibles con densidades ρ1 = 0,92 g/cm3 y ρ2 = 1,26 g/cm3. Determine la presión a la mitad de profundidad del líquido con densidad ρ2 (en kPa). Considere g = 10 m/s2 A) 2,41 B) 4,82 C) 6,02 D) 7,26 E) 9,64 CEPRE_2019-I 17. Se realiza el experimento de Torricelli en un lugar donde la presión es 0,8 atm siendo el líqui do utilizado aceite cuya densidad es 0,8 g/cm3. Determine la altura (en m) de la columna. (1 atm = 1,01.105Pa; g = 9,8 m/s2) A) 8,1 B) 9,2 C) 10,3 D) 12,6 E) 13,7 18. En el canal de Panamá la presión a 80 m de profundidad es de 908,8 kPa. Calcular la altura (en cm) que indicaría un barómetro de mercu- rio. (ρagua = 1 g/cm3, ρHg = 13,6 g/cm3, g = 10 m/s2) A) 75 B) 50 C) 80 D) 100 E) 76 VASOS COMUNICANTES 19. En el sistema mostrado, si H = 68 cm, en- cuentre, en cm, la altura h. (ρHg = 13,6 g/cm3, ρagua = 1 g/cm3). 124 100 0,20 0,80 P (kPa) y (m) Página 3 GAS 10 cm Hg A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 UNI_2020-I 20. En la figura, se muestra un tubo en U de igual sección parcialmente lleno con un líquido de densidad ρ. Por una de sus ramas, se añade aceite de densidad 800 kg/m3 hasta una altura de 12 cm. Cuando el sistema se equilibra, la in- terface aire – aceite está 6cm sobre la interface aire – líquido. Calcule la densidad ρ del líquido (en kg/m3). A) 1400 B) 1600 C) 1800 D) 2100 E) 4800 CEPRE_2016-I 21. Si la presión atmosférica es de 100 kPa, de- termine la presión del gas, en kPa. (ρHg = 13,6 g/cm3; g = 10 m/s2) A) -13,6 B) -54,4 C) 22,9 D) 54,8 E) 86,4 22. El sistema que se muestra se mantiene en equilibrio. Si la presión en el punto M, por parte del gas, es 123 kPa, determine h en cm. (A = 0,5 m2, émbolo de masa despreciable; Patm = 105 Pa). (g = 10 m/s2). A) 10 B) 30 C) 50 D) 100 E) 1200 23. Un tubo en forma de U contiene mercurio. Cal- cule la altura (en cm) de agua que se debe verter en una rama del tubo para que el mercurio se ele- ve 15 mm de su nivel inicial. Densidad del mercu- rio: 13,6 g/cm3 A) 13,6 B) 27,2 C) 40,8 D) 54,4 E) 81,6 UNI_2019-II 24. Un tubo en U el cual tiene brazos de seccio- nes transversales A y 2A contiene cierta canti- dad de agua. Halle la altura (en cm) que sube el nivel derecho del agua cuando por la rama iz- quierda se vierte aceite y ocupa un volumen de 12 cm de altura. (ρagua = 1 g/cm3; ρaceite = 0,8 g/cm3) A) 1,6 B) 2,8 C) 3,2 D) 9,6 E) 6,4 PRINCIPIO DE PASCAL 25. Con relación a los fluidos, señale el valor de verdad de las siguientes proposiciones: I. Todo exceso de presión sobre un líquido con- finado en un recipiente, se transmite a todos los puntos del líquido con una velocidad igual a la de la luz, esto es casi instantáneamente. II. Considere un líquido contenido en un reci- piente provisto de un émbolo. Al aplicar una fuerza sobre el émbolo, esta fuerza se transmite a través del líquido hasta el fondo del recipien-te. III. El principio de Pascal afirma que la presión absoluta en un fluido se transmite, con igual va- lor, a todos los puntos del fluido. A) VVV B) VVF C) FFV D) FVF E) FFF CEPRE_2009-I 26. Respecto al principio de Pascal, señale ver- dadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Es aplicable tanto a líquidos como a gases con- finados. II. Establece que el cambio de presión que se le comunica a un fluido confinado se transmite co- mo onda. III. Establece que en un fluido confinado la pre- sión en todos los puntos que se encuentran a un mismo nivel es la misma. A) VVV B) VFV C) VVF D) VFF E) FVV CEPRE_2011-II Página 4 27. El recipiente que se muestra está cerrado por un émbolo de peso insignificante que se pue de deslizar libremente. El recipiente está com- pletamente lleno de agua y el área del émbolo es 0,01 m2. Determine en cuánto se incrementa la presión en el punto A (en kPa) si sobre el ém- bolo se aplica una fuerza vertical hacia abajo de 100 N. A) 10 B) 14 C) 18 D) 240 E) 280 28. En el gráfico que se muestra, el pistón liso A separa el aire y el líquido en reposo. Inicialmen- te la presión del gas encerrado es 120 kPa y lue- go de calentarlo su presión es 125 kPa. Determi ne en cuántos newton se incrementa la tensión en la cuerda, debido al calentamiento del gas. Considere que el émbolo mayor es liso y de área 0,04 m2. A) 100 B) 50 C) 200 D) 1000 E) 400 29. Considere el sistema hidráulico mostrado en la figura. i) Si el área del pistón menor es de 10 cm2 y la del mayor es 80 cm2, ¿Qué fuerza, en N, se necesitará en el pistón menor para soste- ner una carga de 400 N sobre el otro? ii) ¿A qué distancia, en cm, hacia abajo se debe oprimir el pistón para que la carga se eleve 5 cm? A) 45; 50 B) 50; 20 C) 45; 20 D) 50; 40 E) 3200; 40 PARCIAL_2011-I 30. Sobre el gato hidráulico se tiene un automó- vil de 800 kg. Si la relación entre los radios de los pistones es 1:20, ¿Que fuerza F (en N) se debe aplicar para elevar al auto una altura de 0,5 m en condiciones de equilibrio y qué trabajo se realiza (en kJ)? g = 10 m/s2 A) 40; 0,4 B) 400; 0,4 C) 800; 4 D) 20; 4 E) 80; 4 CEPRE_2007-I PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES 31. Señale verdadero (V) o falso (F) según co- rresponda a las siguientes proposiciones sobre el principio de Arquímedes: I. El empuje es igual al peso del líquido desalo- jado por el cuerpo sumergido. II. El empuje es siempre proporcional a la densi- dad del cuerpo. III. Se cumple para líquidos y gases. A) FVF B) FVV C) VFV D) VVF E) VVV CEPRE_2015-II 32. Un gran tronco de madera flota en dos lí- quidos A y B como se muestra en las figuras. Identifique la proposición correcta. A) El empuje en A es mayor que en B. B) Los volúmenes de líquido desalojados son iguales. C) Los líquidos tienen la misma densidad. D) El líquido B es más denso que el líquido A. E) Los empujes son iguales. CEPRE_2006-I 33. Hallar la fracción de volumen sumergido (en %) de un trozo de cuarzo al flotar en mer- curio. (ρcuarzo = 2,65 g/cm3, ρHg = 13,6 g/cm3) A) 7,3 B) 9,5 C) 13,8 D) 16,1 E) 19,5 34. Una barra de cobre de 1 kg de masa flota en mercurio. Calcule aproximadamente el volu- men, en cm3, de cobre que esta fuera del mercu- rio (ρCu = 8900 kg/m3 y ρHg = 19300 kg/m3) A) 20,5 B) 30,5 C) 40,5 D) 50,5 E) 60,5 PARCIAL_2020-I 35. Un objeto flota en el agua con el 60 % de su volumen por debajo de la superficie. El mismo objeto situado en otro liquido flota con el 80 % de su volumen por debajo de la superficie. Cal- cule la densidad del líquido en kg/m3 F Página 5 A) 750 B) 500 C) 250 D) 1200 E) 1800 36. Al colocar un bloque sobre un líquido en re- poso de densidad (ρ1), flota de tal manera que el 30 % de su volumen total se sumerge. Si este bloque se coloca en otro líquido de densidad (ρ2), flota tal que el 90 % de su volumen queda sumergido. Determine ρ1/ρ2 A) 1,0 B) 1,5 C) 2,0 D) 2,5 E) 3,0 37. Un bloque de 12 kg está suspendido de una cuerda liviana que tiene un dinamómetro ide- al. Cuando el bloque está sumergido completa- mente en un líquido (ρ = 0,7 g/cm3), el dinamó- metro indica 92 N. Calcule la densidad del blo- que (en 103 kg/m3). (g = 10 m/s2). A) 30 B) 40 C) 3 D) 4 E) 50 38. Un coleccionista compra en una feria una corona de un metal desconocido. Al llegar a su casa la cuelga de una balanza y observa que pe- sa 7,84 N. Luego la pesa sumergida totalmente en agua y obtiene un peso aparente de 6,86 N. ¿Qué densidad, en g/cm3, posee el metal del cual está hecha la corona? A) 2 B) 4 C) 8 D) 5 E) 10 PARCIAL_2009-II 39. En la figura mostrada, el dinamómetro indi ca 30 N, cuando el recipiente está vacío. Si lo llena completamente con agua, el dinamóme- tro indica 16 N, y si lo llenan con un líquido x indica 12 N, determine la densidad del líquido x, en g/cm3. (D: Dinamómetro) A) 1,70 B) 0,90 C) 1,28 D) 0,17 E) 1,03 40. Una roca cuelga de una cuerda de masa des- preciable en equilibrio estático. Cuando la roca está en el aire, la tensión en la cuerda es 39,2 N. Cuando está totalmente sumergida en agua la tensión en la cuerda es de 28,4 N. Cuando está totalmente sumergida en un líquido desconoci- do la tensión en la cuerda es de 18,6 N. Calcule la densidad del líquido desconocido, en g/cm3. A) 1,32 B) 1,57 C) 1,73 D) 1,91 E) 2,12 PARCIAL_2010-I 41. Una plataforma de 1 m2 de área y 0,5 m de es- pesor flota en el agua tal como muestra la figura (a). Determine la masa m (en kg) de la carga nece saria que debe ponerse sobre la plataforma para que flote tal como muestra la figura (b) A) 100 B) 110 C) 120 D) 140 E) 150 UNI_2013-II 42. El bloque cuya base tiene un área A = 31 cm2 se encuentra inicialmente en reposo tal co- mo se indica. Si al ubicar la piedra lentamente sobre el bloque este se introduce 2 cm más, de- termine la masa (en g) de la piedra. A) 47 B) 42 C) 50 D) 62 E) 38 43. Determine la fuerza vertical mínima, en N, para mantener totalmente sumergido un cubo de hierro sólido (𝝆Fe = 7 600 kg/m3) de 8 cm de arista dentro de un recipiente que contiene mercurio (𝝆Hg = 13 600 kg/m3). g = 10 m/s2 A) 26,84 B) 30,72 C) 32,68 D) 38,42 E) 46,84 CEPRE 2009-I 44. Se aplican las fuerzas F1 y F2 tal como se indica para mantener un bloque totalmente su- mergido en el agua y en un líquido desconoci- do. Si el volumen del bloque es 8000 cm3, ¿cuál es la densidad (en kg/m3) del líquido? (F1 = 45 N; F2 = 5 N; g = 10 m/s2) Página 6 A) 800 B) 500 C) 600 D) 1000 E) 400 45. Una balsa de madera (ρmadera = 800 kg/m3) cuyas dimensiones son 3 m × 2 m × 1 m flota en agua de densidad 1 000 kg/m3. ¿Cuántas personas, de 85 kg cada uno, podrá transpor- tar como máximo la balsa? A) 12 B) 13 C) 14 D) 15 E) 16 46. Una lancha en forma de paralelepípedo rec tangular, de 10 m × 15 m y 2 m de altura, tiene una masa de 7 500 kg. Esta lancha se emplea para el transporte fluvial de arena la cual tiene una densidad promedio de 1,5 g/cm3. Determi- nar el volumen aproximado de arena (en m3) que debe cargarse en la lancha para que ésta sobresalga en 0,5 m sobre el nivel del agua. (g = 9,8 m/s2). A) 45 B) 90 C) 127 D) 136 E) 145 UNI_2005-I 47. En un recipiente que contiene agua flota una capa de aceite (0,8 g/cm3). Un objeto cilín-drico de densidad desconocida ρ cuya área en la base es A (cm2) y cuya altura es h (cm), se deja caer al recipiente quedando a flote final-mente entre el aceite y el agua, sumergido en esta última hasta la profundidad de 2h/3 como se indica en la figura. Calcule la densidad ρ, en g/cm3, del objeto. A) 0,85 B) 0,87 C) 0,90 D) 0,93 E) 0,96 PARCIAL_2007-II 48. En un recipiente con agua flota un cilindro de densidad 0,75 g/cm3. Si lentamente al reci- pientese le agrega aceite de densidad 0,8 g/cm3 hasta que el volumen del cilindro sumer gido en el aceite sea el 20% del volumen total sumergido, determine la variación del volu- men sumergido en el agua. A) 12,5% B) 11,0% C) 16,0% D) 39,0% E) 62,5% 49. Un cuerpo de densidad ρ es dejado en liber tad en el interior de un líquido de densidad ρL si ρ = 2ρL. Determine el tiempo, en s, que trans curre para que el cuerpo descienda 90 m. Des- precie la viscosidad del líquido. (g = 10 m/s2). A) 12 B) 9 C) 6 D) 15 E) 3 50. Una pequeña esfera es abandonada dentro del agua a 5 m de profundidad. Si se considera que su densidad es de 0,8 g/cm3, ¿luego de cuántos se- gundos llega a la superficie? (g = 10 m/s2). A) 1 B) 1,5 C) 2 D) 2,5 E) 3 PROF. LORD BYRON Página 7
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