Tp fisica. Presión, peso específico, densidad, densidad relativa

INSTITUTO: ISDF 6018.

CARRERA: PROFESORADO EN FISICA.

MATERIA: FISICA II.

PROFESORA: CASTRO, CECILIA INES.

ALUMNO: CRUZ, ALFIO ALEJANDRO.

TRABAJO PRÁCTICO No 1: HIDROSTÁTICA

TEMAS: Presión, peso específico, densidad, densidad relativa, presión.

Problemas de Presión

Ejercicio 1: Para analizar

a) ¿Por qué en el barro se hunden más los tacos de una mujer que las suelas de sus zapatillas?

b) En los lugares de mucha nieve, ¿cómo se acondicionan los

calzados para caminar? ¿Por qué?

Rta:

a) Seguramente se hundirá, es que todo su peso se concentra en la pequeña superficie de apoyo que le brinda ese par de zapatos. Para evitar hundirse, debe aumentar la superficie de apoyo, aumentando esa variable disminuye la presión (como en el sube y baja).

b) Por esta razón tanto las raquetas (zapatos) para nieve como los esquís buscan aumentar la superficie de contacto para disminuir la presión de apoyo y así no hundirse en la nieve.

Ejercicio 2: Calcula la presión que ejerce Ana cuando está sobre sus dos pies suponiendo que cada pie tiene una superficie de 200 cm2, teniendo en cuenta que su cuerpo tiene una masa de 60 kg.

Rta:

[pic 1]

Datos: m= 60 kg;          Sup. Total=400cm2= 0,04 cm2.

F=Peso= m*g= 60kg*9,8 m/s2 =588 N.

P= 588N/ 0,04 m2= 14700 Pa = 14700 N/m2.

Ejercicio 3: Determina la presión que ejerce un esquiador de 70 kg de masa sobre la nieve, cuando calza unas botas cuyas dimensiones son de 30 x 10 cm. ¿Y si se coloca unos esquíes de 190 x 12 cm?

Rta:

[pic 2]

Datos:

 m= 70kg, Sup botas total= (30*10) *2 cm2=600cm2=0,06m2.

F= m*g= 70kg*9,8 m/s2= 686N.

P=F/S= 686N/ 0,06m2= 11433,4 N/m2 = 1143,4 Pa.

Con esquíes de 190*12 cm= 2280cm2= 0,228m2:

P=686N/0,228m2=3008,22 Pa.

Problemas de Densidad:

Ejercicio 4: Calcula la densidad de un objeto (de material homogéneo) cuya masa es igual a 25 kg y su volumen de 1,168224 x 10-3 m3. ¿De qué material se trata?

Rta:

[pic 3]

Datos:

m= 25kg, V=1,168224 *10-3 m3.

ρ = 25 kg/ 1,168224*10-3 m3= 21400,00548 kg/m3.

Ejercicio 5: Estima la densidad de una estrella de neutrones. Se cree que un objeto de este tipo tiene un radio de 10 km y una masa igual a la masa del Sol (Masa sol: 2 x 1030 kg).

Rta:

 ρ=m/V

Datos: m de la estrella= 2*1030 kg, radio medio= 10km.

Calculamos el volumen de la estrella…V[pic 4]

V= ¾ π 103 km3= 2356,19449 km3= 2,35619449*1012.

ρ= 2*1030kg/ 2,35619449*1012 m3= 8,488263632*1017 kg/m3.

Ejercicio 6: ¿Flotará en el agua un objeto que tiene una masa de 50 kg y ocupa un volumen de 0,06m3? ¿Por qué?

Rta: El objeto flotará si su densidad es menor que la del agua.

Veamos:     ρagua =997 kg/m3.

                  ρobjeto= 50 kg/0,06 m3= 833,4 kg/m3.

Conclusión: como la densidad del objeto es menor a la del agua, este si flotara.

Ejercicio 7: Un transporte pequeño puede soportar hasta 550 kg de carga. Indica cuántas barras de los siguientes materiales puede transportar si cada barra tiene una longitud de 1,4 m y un diámetro de 0,024 m.

Materiales: a) acero, b) hierro, c) aluminio, d) madera, e) Cobre.

Rta:

Vbarra cilíndrica= π * r² * h; siendo el h=1,4 m; diámetro(d)= 0,024 m

Y por lo tanto el radio(r)= d/2= 0,024/2= 0,012 m.

Vbarra cilíndrica= π *(0,012)2 m2* 1,4 m=6,33345079*10-4 m3.

Ahora como ya tenemos el volumen de las barras, vamos a despejar de la densidad de cada uno de lo materiales dados, la masa, para así saber cuánto puede soportar el transporte:

1. Acero, ρacero = 7,8*103 kg/m3= m/V= m/ 6,33345*10-4m3

Despejamos la masa:

m= 7,8*103 kg/m3*6,33345*10-4 m3= 4,940091616 kg.

El transporte puede soportar 550kg, si lo divido por la masa del acero nos dará cuanto puede soportar de ese material.

     550kg/ 4,94 kg= 111,334 barras de acero.

1. Hierro; ρhierro=la misma del acero, es el mismo material.

m= 7,8*103 kg/m3*6,33345*10-4 m3= 4,940091616 kg.

El transporte puede soportar 550kg, si lo divido por la masa del acero nos dará cuanto puede soportar de ese material-

550kg/ 4,94 kg= 111,334 barras de hierro.

1. Aluminio, ρaluminio =2,7*103 kg/m3.

m= 2,7*103 kg/m3*6,33345079*10-4 m3=1,710031713kg.

Soportara el transporte= 550kg/1,71kg=321,63 barras de aluminio.

1. Madera, ρmadera= 0,75*103 kg/m3. (media del roble)

m= 0,75*103 kg/m3*6,33345*10-4 m3=0,475 kg.

Soportara el transporte= 550kg/ 0,475kg= 1157,87 barras de madera.

1. Cobre, ρcobre= 8,96*103  kg/m3.

m= 8,96*103 kg/m3* 6,33345*10-4 m3= 5,67477 kg.

...