Pauta Prueba 1 Física II

7/24/2019 Pauta Prueba 1 Física II

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I NGEN I ERÍA EN AGRO I ND USTR I AS - I P LA

PRUEBA Nº 1

FÍSICA II

Pregunta 1: Una morsa se encuentra sobre un bloque de hielo en el Ártico. La densidad

del agua de mar es de 1.040 kg/m3 y la densidad del hielo es de 980 kg/m3 y el volumenemergente del hielo es de 1 m3. Si el volumen emergente del hielo es una vigésima partedel volumen sumergido, calcule:

1.1

El peso del bloque de hielo.

1.2 El peso de la morsa.

Solución:

1.1 El peso del bloque de hielo.

Sabemos que el volumen emergente del hielo (VE) es una vigésima parte del volumensumergido (VS), es decir, VE = VS /20.

Si VE = 1 m3, tenemos: 1 m3 = V

S /20

20 x 1 m3 = VS

20 m3 = VS

Como VT = VE + VS, VT = 1 m3 + 20 m3

VT = 21 m3

Finalmente, para sacar el peso del bloque de hielo:

PH = hielo x VT x g

PH = 980 kg/m3 x 21 m3 x g

PH = 980 kg/m3 x 21 m3 x g

PH = 20.580 kgf

(Aunque pedí el peso, consideré bueno si me dieron la masa, MH = 20.580 kg)




1.2 El peso de la morsa.

Para que el bloque de hielo se mantenga a flote, el Empuje del agua debe serIGUAL al peso total del bloque de hielo más el peso de la morsa.

PH + Pmorsa = E

Además,E = agua de mar x VS x g

E = 1.040 kg/m3 x 20 m3 x g

E = 20.800 kgf

Luego:

20.580 kgf + Pmorsa = 20.800 kgf

Pmorsa = 220 kgf

Si lo expresamos en masa:

Pmorsa = 220 kg x g

Mmorsa = 220 kg




Pregunta 2: Los líquidos del manómetro de tubo abierto de la figura son mercurio(13.600 kg/m3), y glicerina (1.250 kg/m3), respectivamente; dentro del depósito hay ungas comprimido. La presión atmosférica es de 103.000 Pa.

2.1

Calcular la presión absoluta en el tubo abierto a 16 cm de la superficie libre (Pa).2.2 Calcular la presión absoluta del gas en el depósito (Pa).

2.3 Si a presión atmosférica el gas tiene un volumen de 0,09 m3, calcule el volumen delgas dentro del depósito en las condiciones actuales. Considere que la temperatura semantiene constante.

Solución:

2.1 Calcular la presión absoluta en el tubo abierto a 16 cm de la superficie libre(Pa).

PABS = PMAN + PATM

PMAN = 1.250 kg/m3x0,16 m x g = 200 kg/m2xg = 200 kgf/m2

PMAN = 2.000 N/m2 = 2.000 Pa

Luego,

PABS = 2.000 Pa + 103.000 Pa = 105.000 Pa a 16 cm de la superficie libre

2.2 Calcular la presión absoluta del gas en el depósito (Pa).

La presión absoluta calculada en el punto anterior es para 16 cm bajo la superficie libre,en donde se encuentran la glicerina y el mercurio. A ese mismo nivel, el mercurio tomacontacto con el aire comprimido y como a un mismo nivel las presiones de un líquido son

iguales, en ese punto la presión absoluta será de 105.000 Pa. Además, como la presión deun gas es la misma en todo el volumen que ocupa, la presión en el depósito serátambién de 105.000 Pa.

2.3 Si a presión atmosférica el gas tiene un volumen de 0,09 m3, calcule elvolumen del gas dentro del depósito en las condiciones actuales. Considere quela temperatura se mantiene constante.




Según la Ley de Boyle-Mariotte, a temperatura constante, el volumen de un gas esinversamente proporcional a la presión, es decir, P.V = constante. Luego, si la presióncambia, el volumen se obtiene de la siguiente igualdad:

P1.V1 = P2.V2

Si tenemos:P1 = 103.000 Pa (Patm)

V1 = 0,09 m3

P2 = 105.000 Pa

V2 = ?

P1.V1 = P2.V2

P1.V1 = V2

P2

103.000 Pa x 0,09 m3 = V2 105.000 Pa

0,088 m3 = V2

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