Capítulo 14: Mecánica de fluidos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.48 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.48 El punto más profundo conocido de los océanos es la Fosa delas Marianas, con una profundidad de 10.92 km. a) Suponiendo que elagua es incompresible, ¿qué presión hay a esa profundidad? Use ladensidad del agua de mar. b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.47 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.47 En una demostración en la clase, el profesor separa con facilidad dos cascos hemisféricos de acero (diámetro D) usando las asascon las que están provistos. Luego los une, extrae el aire hasta unapresión absoluta p, y se los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.46 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.46 Un sistema de riego de un campo de golf descarga agua de untubo horizontal a razón de 7200 cm3>s. En un punto del tubo, donde elradio es de 4.00 cm, la presión absoluta del agua es de 2.40…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.45 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.45 En cierto punto de una tubería horizontal, la rapidez del agua esde 2.50 m>s y la presión manométrica es de 1.80 3 104 Pa. Calcule lapresión manométrica en un segundo punto donde el área transversal esel doble que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.44 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.44 Una bebida no alcohólica (principalmente agua) fluye por unatubería de una planta embotelladora con una tasa de flujo de masa quellenaría 220 latas de 0.355 L por minuto. En el punto 2 del tubo, la presión manométrica es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.43 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.43 Sustentación en un avión. El aire fluye horizontalmentepor las alas de una avioneta de manera que su rapidez es de 70.0 m>sarriba del ala y 60.0 m>s debajo. Si las alas de la avioneta tienen unaárea de 16.2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.42 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.42 En un punto de una tubería, la rapidez del agua es de 3.00 m>s yla presión manométrica es de 5.00 3 104 Pa. Calcule la presión manométrica en otro punto de la tubería, 11.0 m más abajo, si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.41 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.41 ¿Qué presión manométrica se requiere en una toma municipalde agua para que el chorro de una manguera de bomberos conectada aella alcance una altura vertical de 15.0 m? (Suponga que la toma tieneun diámetro mucho mayor que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.40 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.40 Se corta un agujero circular de 6.00 mm de diámetro en el costado de un tanque grande de agua, 14.0 m debajo del nivel del agua enel tanque. El tanque está abierto al aire por arriba. Calcule a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.39 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.39 Un tanque sellado que contiene agua de mar hasta una altura de11.0 m contiene también aire sobre el agua a una presión manométricade 3.00 atm. Sale agua del tanque a través de un agujero pequeño en elfondo. Calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.38 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.38 a) Deduzca la ecuación (14.12). b) Si la densidad aumenta en 1.50% del punto 1 al 2, ¿qué sucede con la tasa de flujo devolumen?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.37 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.37 Fluye agua por un tubo circular de sección transversal variable, llenándolo en todos sus puntos. a) En un punto, el radio del tubode 0.150 m. ¿Qué rapidez tiene el agua en este punto si la tasa estable de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.36 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.36 Fluye agua por un tubo de sección transversal variable, llenándolo en todos sus puntos. En el punto 1, el área transversal del tuboes de 0.070 m2, y la rapidez del fluido es de 3.50 m>s. ¿Qué rapideztiene el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.35 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.35 Una regadera tiene 20 agujeros circulares cuyo radio es de 1.00mm. La regadera está conectada a un tubo de 0.80 cm de radio. Si larapidez del agua en el tubo es de 3.0 m>s, ¿con qué rapidez saldrá…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.34 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.34 Corre agua hacia una fuente, llenando todos los tubos a una tasaconstante de 0.750 m>s3. a) ¿Qué tan rápido saldrá por un agujero de4.50 cm de diámetro? b) ¿Con qué rapidez saldrá si el diámetro delagujero es tres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.33 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.33 Una roca cuelga de un hilo ligero. Cuando está en el aire, la tensión en el hilo es de 39.2 N. Cuando está totalmente sumergida enagua, la tensión es de 28.4 N. Cuando está totalmente sumergida en unlíquido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.32 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.32 Un lingote de aluminio sólidopesa 89 N en el aire. a) ¿Qué volumen tiene? b) El lingote se cuelga deuna cuerda y se sumerge por completo en agua. ¿Qué tensión hay en lacuerda (el peso aparente del lingote…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.31 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.31 Un bloque cúbico de maderade 10.0 cm por lado flota en la interfaz entre aceite y agua con su superficie inferior 1.50 cm bajo la interfaz(figura 14.35). La densidad del aceitees de 790 kg>m3. a) ¿Qué presiónmanométrica hay…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.30 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.30 Una esfera hueca de plástico se mantiene por debajo de la superficie de un lago de agua dulce mediante una cuerda anclada al fondo del lago. La esfera tiene un volumen de 0.650 m3 y la tensión en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.29 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.29 Un objeto con densidad media r flota sobre un fluido de densidad rfluido. a) ¿Qué relación debe haber entre las dos densidades?b) A la luz de su respuesta en el inciso a), ¿cómo pueden flotar barcos de acero…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.28 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.28 Usted está preparando un aparato para hacer una visita a un planeta recientemente descubierto llamado Caasi, el cual tiene océanos deglicerina y una aceleración superficial debida a la gravedad de 4.15m>s2. Si el aparato flota en los océanos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.27 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.27 Una muestra de mineral pesa 17.50 N en el aire, pero, si se cuelga de un hilo ligero y se sumerge por completo en agua, la tensión enel hilo es de 11.20 N. Calcule el volumen total y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.26 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.26 Una plancha de hielo flota en un lago de agua dulce. ¿Qué volumen mínimo debe tener para que una mujer de 45.0 kg pueda ponersede pie sobre ella sin mojarse los pies?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.25 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.25 Elevador hidráulico II. El pistón de un elevador hidráulicopara autos tiene 0.30 m de diámetro. ¿Qué presión manométrica, enpascales y en atm, se requiere para levantar un auto de 1200 kg?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.24 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.24 Elevador hidráulico I.Para el elevador hidráulico que se ilustra en la figura 14.8, ¿cuál debeser la razón entre el diámetro del recipiente bajo el auto y el diámetrodel recipiente donde se aplica la fuerza F1, de manera que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.23 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.23 Un disco cilíndrico de madera que pesa 45.0 N y tiene undiámetro de 30.0 cm flota sobreun cilindro de aceite cuya densidad es de 0.850 g>cm3 (figura 14.34). El cilindro de aceitemide 75.0 cm de alto y tiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.22 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.22 Exploración de Venus. La presión superficial en Venus es de92 atm, y la aceleración debida a la gravedad ahí es de 0.894 g. En unafutura misión exploratoria, un tanque cilíndrico vertical de bencenoestá sellado en el extremo superior,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.21 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.21 Un cortocircuito deja sin electricidad a un submarino que está30 m bajo la superficie del mar. Para escapar, la tripulación debe empujar hacia fuera una escotilla en el fondo que tiene un área de 0.75 m y pesa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.20 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.20 Un recipiente cerrado se llena parcialmente con agua. En unprincipio, el aire arriba del agua está a presión atmosférica (1.01 3105 Pa) y la presión manométrica en la base del recipiente es de 2500Pa. Después, se bombea aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.19 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.19 Un lago en el norte de Yukón, Canadá, está cubierto con una capa de hielo de 1.75 m de espesor. Calcule la presión absoluta y la presión manométrica a una profundidad de 2.50 m en el lago.  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.18 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.18 Un cilindro alto con área transversalde 12.0 cm2 se llenó parcialmente con mercurio hasta una altura de 5.00 cm. Se viertelentamente agua sobre el mercurio (estos doslíquidos no se mezclan). ¿Qué volumen deagua deberá agregarse para aumentar al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.17 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.17 Hay una profundidad máxima a la queun buzo puede respirar por un “snorkel” (figura 14.33) pues, al aumentar la profundidad,aumenta la diferencia de presión que tiende acolapsar los pulmones del buzo. Como elsnorkel conecta los pulmones con la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.16 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.16 El líquido del manómetro de tubo abierto de la figura 14.9a esmercurio, y1 5 3.00 cm y y2 5 7.00 cm. La presión atmosférica es de980 milibares. a) ¿Qué presión absoluta hay en la base del tubo en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.15 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.15 ¿Qué presión manométrica debe producir una bomba parasubir agua del fondo del Gran Cañón (elevación 730 m) a IndianGardens (elevación 1370 m)? Exprese sus resultados en pascales yen atmósferas.   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.14 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.14 Se está diseñando una campana de buceo que resista la presióndel mar a 250 m de profundidad. a) ¿Cuánto vale la presión manométrica a esa profundidad? (Desprecie el cambio en la densidad del aguacon la profundidad.) b) A…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.13 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.13 Los neumáticos de un automóvil de 975 kg están inflados a“32.0 libras”. a) ¿Cuáles son la presión absoluta y manométrica en estos neumáticos en lb>in2, Pa y atm? b) Si los neumáticos fueran perfectamente redondos, ¿la presión en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.12 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.12 Un barril contiene una capa de aceite de 0.120 m sobre 0.250 mde agua. La densidad del aceite es de 600 kg>m3. a) ¿Qué presión manométrica hay en la interfaz aceite-agua? b) ¿Qué presión manométrica hay en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.11 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.11 En la alimentación intravenosa, se inserta una aguja en una venadel brazo del paciente y se conecta un tubo entre la aguja y un depósito de fluido (densidad 1050 kg>m3) que está a una altura h sobre elbrazo.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.10 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.10 a) Calcule la diferencia en la presión sanguínea entre los piesy la parte superior de la cabeza o coronilla de una persona que mide1.65 m de estatura. b) Considere un segmento cilíndrico de un vasosanguíneo de 2.00 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.9 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.9 Océanos en Marte. Los científicos han encontrado evidencia deque en Marte pudo haber existido alguna vez un océano de 0.500 kmde profundidad. La aceleración debida a la gravedad en Marte es de3.71 m>s2. a) ¿Cuál habría sido la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.8 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.8 Fumarolas oceánicas. Las fumarolas oceánicas son respiraderos volcánicos calientes que emiten humo en las profundidades del lecho oceánico. En muchas de ellas pululan criaturas exóticas, y algunosbiólogos piensan que la vida en la Tierra pudo haberse originado alrededor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.7 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.7 Un tubo cilíndrico hueco de cobre mide 1.50 m de longitud, tieneun diámetro exterior de 3.50 cm y un diámetro interior de 2.50 cm.¿Cuánto pesa?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.6 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.6 a) Calcule la densidad media del Sol. b) Calcule la densidad media de una estrella de neutrones que tiene la misma masa que el Sol pero un radio de sólo 20.0 km   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.5 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.5 Una esfera uniforme de plomo y una de aluminio tienen la misma masa. ¿Cuál es la razón entre el radio de la esfera de aluminio y elde la esfera de plomo?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.4 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.4 Lingote de oro. Usted gana la lotería y decide impresionar asus amigos exhibiendo un cubo de oro de un millón de dólares. En esemomento, el oro tiene un precio de venta de $426.60 por onza troy, y1.0000 onza…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.3 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.3 Imagine que compra una pieza rectangular de metal de 5.0 315.0 3 30.0 mm y masa de 0.0158 kg. El vendedor le dice que es deoro. Para verificarlo, usted calcula la densidad media de la pieza. ¿Quévalor obtiene?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.2 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.2 Millas por kilogramo. La densidad de la gasolina es de 737kg>m3. Si su nuevo auto híbrido rinde 45.0 millas por galón de gasolina, ¿cuál es el millaje en millas por kilogramo de gasolina? (Véase elApéndice E.)   Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.1 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 14.1 Usted realiza un trabajo de medio tiempo, y un supervisor le pide traer del almacén una varilla cilíndrica de acero de 85.8 cm de longitud y 2.85 cm de diámetro. ¿Necesitará usted un carrito? (Para contestar, calcule el…