FSICA Y QUMICA 4 DE E.S.O. TEMA 4: LAS FUERZAS EN LOS FLUIDOS I.E.S. ASTA REGIA

1. Explica por qu:a) Al intentar clavar un clavo en la pared, colocas ste con la

punta sobre la pared y no al revs.b) Un alfiler no pincha igual por la punta que por la parte de la

cabeza.c) Se afilan los cuchillos.d) Una persona se hunde en la nieve si no lleva esqus.e) El oso, animal ms pesado que el jabal, camina con mayor

facilidad por la nieve.f) Es ms doloroso un pisotn producido por un zapato de

tacn fino, que por un zapato plano.g) Cierto tipo de tractores poseen cadenas en vez de ruedas

(al igual que los tanques).h) Cuando una persona se hunde en un lago cuya superficie

est helada, los que acuden a su rescate avanzan tumbados y no andando.

2. Calcula la presin que ejercera sobre el suelo el peso del elefante si se apoyase en una nica pata, y la que ejercera el peso de la chica si slo se apoyase en uno de sus tacones.

PESO SUPERFICIEELEFANTE 60 000 N De una pata 1 000 cm2

CHICA 600 N Del tacn 1 cm2

3. La punta de un clavo tiene una seccin de 0,1 mm2, mientras que la cabeza es de 30 mm2. Utilizando un martillo golpeamos con una fuerza de 100 N. Calcula la presin que hace el clavo sobre la pared segn queramos introducirlo por la punta o por la cabeza. Expresa el resultado en unidades del S.I.

4. Un grupo de amigos realizan una marcha por una zona nevada y uno de ellos se queda retrasado. Cmo sabra este ltimo cul de sus compaeros, Elena, Ana o Pedro, transporta a hombros la mochila con la tienda sin ms que observar las huellas que deja cada uno sobre la nieve? Por qu?

5. Antonio tiene una masa de 72 kg y est encima de un lago helado calzando unos zapatos amplios que tienen una superficie de 0,6 m2 cada uno. El hielo puede aguantar una presin de 5 000 Pa antes de romperse. Estar Antonio en un lugar seguro?

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6. Gema, que tiene de masa 50 kg, est en una estacin de esqu. Las suelas de sus zapatos tienen una superficie de 2 dm2 y sus esqus, una superficie de 20 dm2. Qu presin ejerce Gema sobre la nieve al llevar puestos los zapatos? Y al llevar puestos los esqus?

7. Un ladrillo tiene de dimensiones 30 x 15 x 5 cm y un peso de 9 N.a) Determina la presin que ejerce al apoyarlo sobre cada una de sus caras.b) Suponiendo que la superficie sobre la que est apoyado sea deformable, indica en qu posicin

se producir la mxima deformacin.

8. Si se llena una bolsa de plstico con agua y se agujerea en diferentes puntos con una aguja. El agua sale a chorros de la bolsa por los agujeros, perpendicularmente a la superficie. Este hecho, qu es lo que pone de manifiesto?

9. Si sumergimos un tubo de vidrio con un obturador en un recipiente con agua, el obturador no cae, independientemente de la posicin del tubo. Este hecho, qu es lo que pone de manifiesto?

10. Si realizamos varios agujeros a la misma altura en una botella de plstico llena de agua, qu observamos? Este hecho, qu es lo que pone de manifiesto?

11. Si realizamos los agujeros a distinta altura, qu observamos? Este hecho, qu es lo que pone de manifiesto?

12. Por qu necesitan llevar los buzos trajes especiales?

13. Por qu crees que la pared de una presa es mucho ms ancha en la base?

14. Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, referidas a los recipientes de la figura:

a) la presin ejercida sobre el fondo de los recipientes es la misma, si contienen el mismo lquido.

b) La fuerza que acta sobre el fondo de cada recipiente es la misma.

15. Qu lquido, agua o mercurio, ejerce mayor presin sobre el fondo del recipiente?

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16. Calcula la presin que ejerce cada lquido sobre el fondo del recipiente. La densidad del mercurio es aproximadamente 13 600 kg/m3, la densidad del agua 1 000 kg/m3 y la altura que alcanzan los lquidos en ambos recipientes es 12 cm.

17. Calcula la presin hidrosttica que existe a 3 metros por debajo de la superficie del mar, si la densidad del agua del mar es 1 050 kg/m3.

18. Sabemos que el Titanic se hundi cerca de las costas de Terranova, y que reposa a 4 000 metros de profundidad. A pesar de los mltiples intentos de penetrar en su interior, apenas unos pocos seres humanos han podido llegar a sus proximidades. Cul es la causa de tal dificultad?

19. Calcula la presin que soportara un buzo si accediese al Titanic. Considerar la densidad del agua del mar = 1 025 kg/m3.

20. Un submarino se encuentra a 40 metros de profundidad en el mar. Sabiendo que la densidad del agua del mar es 1,1 g/cm3, calcula:

a) La presin que est soportando el submarino.b) La fuerza que habra que realizar para abrir una escotilla de

60 dm2 de superficie.

21. El tapn que cierra el sumidero de un depsito tiene forma circular de 5 cm de radio y se encuentra a una profundidad de 3,5 m. Calcula:

a) La presin ejercida por el agua que tiene que soportar el tapn.

b) La fuerza con la que habra que tirar de l para lograr abrir el desage del depsito, si el peso del tapn es de 2 N.

22. El obturador de una baera tiene 5 cm de dimetro. La altura del agua que contiene es 40 cm. Qu fuerza hay que ejercer para vaciar la baera? Qu fuerza habra que hacer si la baera contuviese mercurio? La densidad del mercurio es aproximadamente 13 600 kg/m3.

23. Enuncia el Principio de Pascal.

24. Cita casos reales que pongan de manifiesto el Principio de Pascal.

25. En un sistema como el de la figura, empujamos al mbolo pequeo con una fuerza de 200 N.

a) Qu presin hacemos sobre el lquido?b) Qu presin existir en el punto B del lquido?c) Qu presin existir en el punto C?d) Calcula la fuerza que ejerce el lquido sobre el

mbolo grande.e) Compara esta fuerza con la inicial de 200 N y analiza

el resultado.3

h = 40 m

26. En el Principio de Pascal se fundamentan numerosas aplicaciones tecnolgicas de uso corriente. Cita algunas de ellas.

27. Los mbolos de una prensa hidrulica tienen una superficie de 10 y 300 cm2 respectivamente. Aplica el principio de Pascal para calcular la fuerza que se ejerce sobre el mbolo grande, al aplicar sobre el pequeo una fuerza de 100 N.

28. Las secciones de los mbolos de una prensa hidrulica son 200 y 500 cm2. Si sobre el mbolo pequeo se ejerce una fuerza de 5 kp:

a) Cul ser la fuerza que se ejerce sobre el mbolo grande?b) Qu presin soporta cada mbolo?c) Qu fuerza habra que aplicar en el mbolo menor para poder prensar una partida de aceitunas

con una fuerza neta de 1 000 N.

29. Las secciones de los mbolos de una prensa hidrulica son 1 800 y 40 cm2. Si sobre el mbolo pequeo realizamos una fuerza de 15 kp, cul ser la fuerza que se realiza sobre el otro? Qu presin soporta cada mbolo?

30. Con un gato hidrulico se quiere elevar un coche de 1 500 kg haciendo una fuerza de 100 N. Qu superficie deber tener el pistn donde se realiza esta fuerza si la plataforma donde est situado el coche tiene una superficie de 1,8 m2.

31. Qu seccin debe tener el mbolo grande de una prensa hidrulica, para que ejerciendo sobre el pequeo una presin de 20 000 Pa, se origine una fuerza de 100 000 N?

32. Otra de las muchas aplicaciones que tiene la transmisin de presiones del principio de Pascal son los frenos hidrulicos. Observa el esquema del freno hidrulico anterior. Si la fuerza que se ejerce en el pedal de freno es de 6 kp, indica la fuerza que se ejerce sobre las pastillas de freno. Analiza el resultado.

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PRESIONES EN EL INTERIOR DE LOS GASES

33. Vivimos en un ocano de aire y, sin embargo, no sentimos ninguna presin especial sobre nosotros, cul es el motivo?

34. La presin atmosfrica se pone de manifiesto y se aprovecha en muchas situaciones de la vida cotidiana. Cita alguna de ellas. Nota: utiliza los apuntes del laboratorio.

35. El fsico italiano Evangelista Torricelli realiz en el siglo XVII la primera experiencia histrica que se conoce sobre la medida de la presin atmosfrica. Descrbela y calcula el valor de la misma al nivel del mar.

36. El valor de la presin atmosfrica, con qu magnitud vara? cul es la causa?

37. Si en lugar de realizar la experiencia de Torricelli al nivel del mar, se realiza a una altura de 10 metros sobre el nivel del mar qu altura alcanzar el mercurio en la cubeta?

38. Calcula de forma aproximada el valor de la presin atmosfrica existente en la cima del pen de Zahara de la Sierra, sabiendo que est situado a 541 m de altitud.

39. Expresa en milibares el valor de la presin atmosfrica al nivel del mar.

40. Qu son los anticiclones? qu son las borrascas? Cmo se le denominan a los puntos de igual presin?

5. EL TEOREMA DE ARQUMEDES41. Enuncia el Teorema de Arqumedes y deduce la expresin: E = D. V. g

42. La relacin entre el peso y el empuje determina el comportamiento de un objeto en un fluido. Analiza las distintas situaciones que se pueden producir, e indica las condiciones necesarias para que:

a) El cuerpo quede en equilibrio en el interior del fluido.b) El cuerpo flote en la superficie del fluido.c) El cuerpo se hunda en el interior del fluido.

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43. Completa las siguientes frases:

Un cuerpo flota en un lq