Problemas de física de fluidos

1
Vasos comunicantes
Nivel
Secundaria
Dificultad
3
 

Dos vasos comunicantes contienen un líquido de densidad conocida. Las áreas de las secciones rectas de las vasijas son A y 3A. Determinar el cambio de altura del nivel del líquido si un objeto de masa m y una densidad de 0.8 veces la del líquido se introduce en una de las vasijas.

Solución disponible
Richard R Richard
Vasos comunicantes
 
2
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
 

La idea a seguir es tratar de encontrar una ecuación de la forma .

Para ello haré uso de la siguiente figura:

La clepsidra
Figura 1. La clepsidra

Teniendo en cuenta el diagrama y los niveles de referencia y se aplica la ecuación de Bernoulli:

(1)

Donde:

, : velocidad del fluido en cada nivel.

, : presiones en cada nivel del fluido.

: densidad del fluido.

: gravedad.

, : posiciones de los niveles 1 y 2 con respecto al nivel de referencia.

Ahora si tomamos como nivel de referencia a ( y ), y teniendo en cuenta que la presión en ambos niveles es la presión atmosférica () por estar abiertos al exterior, se tiene que:

(2)

Además teniendo en cuenta la ecuación de continuidad:

(3)

Y considerando que se tiene de (2) y (3) que:

(4)

Luego despejando se tiene que:

(5)

Que es lo que se quería encontrar. Si el agujero de salida es circular con radio , entonces , y por tanto

(6)

Para terminar, podemos utilizar cualquier software matemático para representar la clepsidra:

Representación gráfica de la clepsidra.
Figura 2. Representación gráfica de la clepsidra.
3
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
 
4
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
 
5
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
 
6
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—2019, La web de Física
Dirección de contacto
Créditos