EJERCICIOS – FISICA CALOR Y ONDAS DEPARTAMENTO DE FISICA

NOTA: Por favor, entregar la solución bien justificada de las preguntas y ejercicios; en tinta negra, en hojas blancas tamaño carta, con una página de portada, que incluya el nombre completo de los integrantes (máximo dos) con su respectivo código y NRC.

EJERCICIOS:

1. Un dirigible rígido más ligero que el aire, lleno de helio, no puede elevarse indefinidamente.

¿Por qué no? ¿Qué determina la altitude máxima alcanzable?. 2. Dos cubos de idéntico tamaño, uno de plomo y el otro de

aluminio, están suspendidos a diferentes profundidades por medio de dos alambres en un tanque de agua (ver figura). a) ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza de flotación? b) ¿Para cuál de los dos es mayor la tensión en el alambre? c) ¿Cuál de ellos experimenta una mayor fuerza sobre su cara inferior? d) ¿Para cuál de ellos la diferencia en la presión entre las caras superior e inferior es mayor?

3. Imagine que flota en una canoa en el centro de una alberca. Una amiga está en la orilla, tomando nota del nivel exacto del agua en la pared de la alberca. Usted lleva consigo en la canoa una bola de boliche, la cual deja caer cuidadosamente por la borda. La bola se hunde hasta el fondo de la alberca. ¿El nivel de agua en la alberca sube o baja?

4. Se tiene un rollo de alambre de hierro de 5.4 kg de masa. Calcular la longitud del alambre, si la

sección transversal es constante y de valor 0.9 mm2, y la densidad relativa del hierro es 7.7. 5. Un lago en el norte de 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.

6. Un cilindro alto con área transversal de 12.0 cm2 se llena parcialmente con mercurio hasta una altura de 5.00 cm. Se vierte lentamente agua sobre el mercurio (estos dos líquidos no se mezclan). ¿Qué volumen de agua deberá agregarse para aumentar al doble la presión manométrica en la base del cilindro?

7. Un cable anclado en el fondo de un lago sostiene una esfera hueca de

plástico bajo su superficie. El volumen de la esfera es de 0,30 m3 y la tensión del cable 900 N. ¿Qué masa tiene la esfera? El cable se rompe y la esfera sube a la superficie. Cuando está en equilibrio, ¿qué fracción del volumen de la esfera estará sumergida? Densidad del agua de mar 1.03 g/cm3

8. Las dimensiones de una piscina rectangular son 25 m de largo, 12 m de ancho y 2 m de

profundidad. Encontrar: (a) La presión manométrica en el fondo de la piscina. (b) La fuerza total en el fondo debida al agua que contiene. (c) La fuerza total sobre una de las paredes de 12 m, por 2 m. (d) La presión absoluta en el fondo de la piscina en condiciones atmosféricas normales, al nivel del mar.

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9. Un objeto de masa 180 gramos, y densidad desconocida, se pesa sumergido en agua

obteniéndose una medida de 1.50 N. Al pesarlo de nuevo, sumergido totalmente en un líquido de densidad desconocida, se obtiene 1.42 N. Determinar la densidad del objeto y la densidad del segundo líquido.

10. Disponemos de una plancha de corcho de 1 dm de espesor. Calcular la superficie mínima que se debe emplear para que flote en agua, sosteniendo a un naúfrago de 70 kg. La densidad del corcho es de 0.24 g/cm3. Nota: Entendemos por superficie mínima la que permite mantener al hombre completamente fuera del agua aunque la tabla esté totalmente inmersa en ella.

11. Un lingote de aluminio sólido pesa 89 N en el aire. a) ¿Qué volumen tiene? b) El lingote se

cuelga de una cuerda y se sumerge por completo en agua. ¿Qué tensión hay en la cuerda (el peso aparente del lingote en agua)?

12. Un globo de aire caliente tiene un volumen de 2200 m3. La tela del globo pesa 900 N. La

canasta con su equipo y tanques de propano llenos pesa 1200 N. Si el globo apenas puede levantar otros 3400 N de pasajeros, desayuno y champán cuando la densidad del aire exterior es de 1.23 kg/m3, ¿qué densidad media tienen los gases calientes del interior?

13. Un trozo de madera de 0.600 m de longitud, 0.250 m de ancho y 0.080 m de espesor tiene una

densidad de 600 kg/m3. ¿Qué volumen de plomo debe sujetarse a su base para hundir la madera en agua tranquila de manera que su cara superior esté al ras del agua? ¿Qué masa tiene ese volumen de plomo?

14. El depósito de la figura contiene agua. (a) Si abrimos la llave de paso, ¿qué altura tendrá el

agua en cada lado del depósito cuando se alcance el equilibrio? (b) ¿qué cantidad de agua pasará de un recipiente al otro hasta que se alcance el equilibrio?