Fluidos

FLUIDOS

Nelson Arce Orrego

Física

Instituto IACC

21-12-2013

1. Una pequeña pieza de acero está unida a un bloque de madera. Cuando la madera se coloca en una tina de agua con el acero en la parte superior, la mitad del bloque está sumergida. Si el bloque se invierte de modo que el acero se encuentre bajo el agua, la cantidad sumergida del bloque ¿aumenta, disminuye o sigue igual? ¿Qué pasa al nivel del agua de la tina cuando el bloque se invierte?

Comenzaremos analizando el casi N°1 que señala que cuando la pieza esta encima del bloque y solo esta sumergido una parte hacemos el DCL de cada uno por separado, asumamos una masa m para la pieza y una masa M para el bloque.

DCL pieza

mg = N

DCL bloque

N + Mg = E

Del DCL pieza se obtiene:

mg + Mg = E

En cuanto al Caso 2:

Cuando la pieza esta sumergida en el agua unida con el bloque mediante una cuerda.

Hacemos el DCL de cada uno por separado, asumamos una masa m para la pieza, una masa M para el bloque y una tensión T.

DCL pieza

mg = E1 + T

T = mg - E1

DCL bloque

Mg + T = E2

De DCL pieza:

Mg + mg - E1 = E2

Del caso1: Mg + mg = E

E - E1 = E2

E2 < E

Por lo que se puede ver que el empuje que recibe el bloque en el caso 2 es menor al que recibe en el caso 1. Por lo tanto se puede plantear que

E = D liq*g*Vs

Si E disminuye, entonces Vs también disminuye, y el nivel del agua disminuye al ser el empuje el peso del volumen de liquido desplazado

1.- Cuando se invierte el bloque, se tendrá una mayor densidad sobre el lado de la bola de acero, de modo que es de esperarse que el mismo peso ocupará un volumen menor. Por tanto la cantidad sumergida de bloque será mayor para compensar esto.

Para la segunda pregunta, el volumen total deberá ser el mismo, ya que representa el promedio de la densidad del cuerpo compuesto. Por tanto, el nivel del agua en la bañera no debe cambiar.

2. La presión atmosférica es alrededor de 105 N/m2 y el área del pecho de una persona es de unos 0.13 m2. La fuerza de la atmósfera

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