Problemas de física de fluidos

Nivel: Primer ciclo

1
La clepsidra
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
7
 

La clepsidra es un recipiente con simetría de revolución en la cual se coloca agua y posee un agujero pequeño en la parte inferior. Al ir vaciándose el agua la altura de esta indica el tiempo que transcurre. ¿Cuál debe de ser la forma de la curva generatriz para que la altura del agua sea lineal con el tiempo?

Solución disponible
N30F3B0
 
2
Vaciado de un contenedor semiesférico
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
7
 

Un contenedor semiesférico de radio se llena con agua. La parte superior está abierta a la presión atmosférica. En la parte inferior existe un tapón abierto de radio mucho menor que . Halle el tiempo total necesario para vaciar el contenedor. Supóngase que el flujo es ideal.

Solución disponible
Metaleer
Vaciado de un contenedor semiesférico
 
3
Barra parcialmente sumergida
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
7
 

Una barra delgada y homogénea, de longitud y de densidad volumétrica de masa , se encuentra sujeta por un extremo de un punto A, mientras que el otro extremo está sumergido en un líquido de densidad . La barra puede moverse libremente alrededor de un eje perpendicular al plano de la figura y que pasa por A. ¿Qué porcentaje de longitud de la barra se halla sumergida, en la posición de equilibrio estable?


Figura 1.
Solución disponible
Metaleer
 

El diagrama de fuerzas que actúan sobre la barra se muestra a continuación


Figura 1.

donde no hemos tenido en cuenta alguna posible fuerza de reacción en A ya que el objetivo es tomar momentos ahí.

(1)
(2)

Se tiene que , que , y que , donde es el volumen sumergido, es la sección transversal de la barra y es la longitud sumergida. Observamos que como la barra es homogénea, el centro de empuje de la parte sumergida coincide con su centro de gravedad. Sustituyendo y simplificando:

(3)

Esto es una ecuación de segundo grado en la incógnita ; sus dos soluciones son:

(4)

La solución con signo positivo carece de sentido físico ya que sería una longitud mayor que la propia longitud total de la barra . De esta manera, el porcentaje de la barra sumergida será

(5)

Observamos que por el hecho de ser muy delgada la barra, hemos podido aproximar el volumen de la parte sumergida por directamente la longitud de la parte sumergida por la sección transversal de la barra, en vez de tener que tener en cuenta el ángulo no recto que forma la superficie del líquido con el eje de la barra en el punto de entrada al líquido.

4
Bola parcialmente sumergida
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
7
 

Una bola sólida y homogénea de diámetro está sumergida parcialmente en agua tal y como se muestra en la figura, y está en equilibrio. Determine su densidad.

Bola parcialmente sumergida
Figura 1. Bola parcialmente sumergida
Solución disponible
Richard R Richard
casquete esférico
 
5
Bomba hidráulica
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
7
 

Una bomba hidráulica de de potencia útil es capaz de extraer el líquido contenido en un depósito con forma semiesférica en minutos. Determinar la densidad del líquido sabiendo que el radio de la semiesfera es de .

Problema propuesto en examen de oposiciones a profesor de secundaria, especialidad Física y Química. Castilla-La Mancha, 2002.

Solución disponible
Metaleer
 
Búsqueda rápida de problemas
Categoría
 
Nivel
 
Volver a la página principal
© 2003—2024, La web de Física
Dirección de contacto
Créditos