Ejercicios resueltos de biofisica PDF

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Este documento tiene ejercicios resueltos sobre el área de biofísica...

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CEPU OTOÑO 2018-I

PRACTICA 008 SOLUCIONARIO FÍSICA PRÁCTICA 08

FÍSICA

16. Todo cuerpo……………….total o parcialmente en un…………..…experimenta una fuerza………….. (Llamada………) igual al……....del volumen………..

P

F A

P

A) Ascensional – desalojado – empuje – fluido – peso sumergido B) sumergido – fluido – ascensional – empuje – peso desalojado C) ascensional – peso – desalojado – empuje – fluido sumergido D) sumergido – fluido – ascensional – empuje – peso desalojado E) Ascensional – empuje – desalojado – fluido – peso – sumergido

III.

P 5.6 kPa 560N  

37º 4k

560N

k  140 5k 700N

37°

480N 3k

20. La figura muestra la dependencia de la presión P con la profundidad h para un líquido contenido en un depósito expuesto a la presión atmosférica Patm, ¿cuál es el valor de Patm (en atm) del lugar donde se encuentra el líquido y su densidad (en kg/m3)? (g=10m/s2)

17. Indicar en cada caso si es verdadero o falso I. Dos cuerpos que tienen el mismo volumen se encuentran totalmente sumergidos en un fluido. Estos cuerpos experimentan la misma fuerza de empuje independientemente del peso que tengan. II.

P(10 5 N

A) 0,6 ; 103 B) 0,8 ; 103 C) 1 ; 103 D) 1,2 ; 103 E) 0,8 ; 104

Dos cuerpos que tienen el mismo peso y se encuentran totalmente sumergidos en un fluido, experimentan la misma fuerza de empuje independientemente del volumen que tengan. Se tienen dos esferas de igual radio, al colocarlas en agua una se hunde y la otra flota en su superficie. Esto sucede porque la fuerza de empuje sobre la esfera que se hunde es menor que la que actúa sobre la esfera flotante. A) VVV B) VFV C) VFF D) FVV E) FFV

m2

)

1.8 1.4

h( m )

0 P(10 5 N

m2

)

2

6

1.4 Patm 1.8 Patm  2 6 3(1.4  Patm )  1.8  Patm

1.8

3(1.4)  1.8  3Patm  Patm 1.4

18. Se muestra el acoplamiento de dos tuberías de diferente diámetro por el cual fluye un líquido incompresible y a régimen constante. Las afirmaciones ciertas son:

1.8  Patm

 Patm  1,2atm

1.4  Patm

Patm

P atm h  2m

2m P  1,4atm

1

560 N

2(0,05)m 2  P 5600Pa

6m

2

h( m )

0

2

6

P  Patm  gh 1,4.10 5  1,2.10 5  (10)2 0,2.10 5  20     10 3 kg m3

I. El caudal en 1 es mayor que en el punto 2 II. La velocidad en el punto 1 es menor que en el punto 2 III. El punto 1 es el de menor presión. A) Sólo II B) I y II C) II y III D) Sólo III E) I y III

21. Se ha determinado que existe una caverna en una región donde la presión total es de 10 atm, sin un buzo observa su barómetro en la posición “A” e indica una presión total de 6 atm, determine la profundidad a partir de “A” que deberá descender para encontrar la caverna. (1 atm = 10 5 Pa y g = 10 m/s2) A) 10 m B) 20 m C) 30 m D) 40 m A E) 50 m

19. En la figura se muestra a un niño con zapatos especiales para la nieve cuya área es de 0,05 m2 cada uno. Determine la presión que ejerce sobre la superficie cuando pasa por “B” si el niño con todo su equipo tiene una masa de 70 kg. (g = 10 m/s2) A) 5 KPa B B) 5,6 KPa C) 4,5 KPa D) 3,1 KPa E) 48 KPa

CAVERNA

37º

1

CEPU OTOÑO 2018-I

PRACTICA 008 PB 10 atm 10.105 Pa

Teorema fundamental de la hidrostática

PA  6atm  6.105Pa

A

PB  PA   gh 10.10 5  6.105 1000(10) h

h

4.105  104 h

De la presión manométrica en el fondo de la piscina. P1  Patm  1gh

B

 h  40m

FÍSICA

23. La presión manométrica en el fondo de una piscina es de 105 kPa. Si se agrega un desinfectante al agua, la densidad aumenta hasta 1,1 g/cm3, ¿en cuántos kilo pascales aumentará la presión manométrica en el fondo de la piscina? (g=10m/s2) a) 0,01 b) 0,1 c) 1,0 d) 10,5 e) 100,0

105.103  1000(10) h 22. Encuentre la diferencia de presión entre los tanques A y B. Si d1= 300 mm; d2=150 mm; d3=400 mm; d4=200 2 mm. (g=10m/s2)

 h  10,5m La nueva densidad genera una nueva presión manométrica. P2  Patm  2 gh

Aire

P2  Patm  1100(10)10,5 P2  Patm  115,5kPa

B

La variación la calculamos haciendo la diferencia de presiones manométricas.

d4

Agua

 P  115,5  105

45º

  P  10,5 kPa

A

Hg

d3

d1

24. Un balón de gas conectado a un recipiente que contiene mercurio con una presión manométrica de 102000 Pascal. Determinar la altura H del mercurio en cm. (g=10m/s2) a) 60 b) 80 c) 110 d) 120 e) 140

d2 A) 6,45 KPa D) 8,51 KPa

B) 78,6 KPa E) 8,48 KPa

C) 4,58 KPa

Aire

Gas

Hg

65cm

B

H

0, 2 2

Agua 45º

0,2m

A

0,6m 0,4m 0,3m

H 2O

x

Hg

Patm

y

H-0,65

d2

Gas

PG 0,65m

Px  Py

PG  Patm   gh Pmanométrica   g (H  0,65)

PA   H 2Og .h  PB   Hg g .h PA  PB  H g g .h  H 2O g .h PA  PB  13600(10)0,6 1000(10)0,3

102000  13600(10)( H  0,65) 0,75  H  0,65

PA  PB  78,6.103 Pa

H  1,4m  H  140cm

 PA  PB  78,6 kPa

2

Hg

H

CEPU OTOÑO 2018-I

PRACTICA 008

25. Una esfera y un palillo encolados, ambos uniformes, de igual peso y volumen, se hallan en reposo sumergidos en agua, halle la densidad de estos cuerpos si la esfera está sumergida a medias.

FÍSICA

26. Una pelotita hecha de un material muy ligero de densidad  se encuentra sumergida en un líquido, a una distancia d de la superficie, sujeta al fondo mediante un hilo. Cuando el hilo es cortado se observa que la pelotita se eleva hasta una altura h con respecto a la superficie del líquido. La densidad del líquido está dada por: V=0

R

h h   1  B)    1  d  d  d h C)  D)  h d d  E)    1 h 

A)

6R

H2O

13 g A)   3 20 cm

B)

20 g 3 13 cm 13 g 3 E)   15 cm

C)



D)

10 g 3 20 cm 8   g cm3 10

g

h

d

V=0



En AB es un MRUV   a   L  1 .g   C 

V=0

C

luego : vF2  vi 2  2ad

g

h

vB2  vA2  2ad   vB2  0  2 L  1 gd  C    vB2  2gd  L  1  

R

6R

E2

vB

B d

a

vA  0

A

mg

En BC es caida libre luego :

E 1 mg

vF2  vi 2  2 gh

H 2O

vC2  vB2 2 gh

 A

3R cos

  0  2 gd  L  1  2 gh   

7R cos 

h  L    1 d   

Por las condiciones de equilibrio mecánico, tenemos:  MA  0

E 1(3 R cos  )  E2 (7 R cos )  mg(3 R cos )  mg(7 R cos )

27. Hallar la velocidad en el punto 1 si en ese lugar el diámetro del tubo es el doble que en la desembocadura.

3E1  7E2  3mg  7mg 3L gV  7L g

h    L    1  d 

V  10mg 2

V

1

13 L gV  10 gV 2 13 (1)   20 13 g  3 20 cm

B) 1 V 3 E) 1 V 2

A) 3 V 8 D) 1 V 8

De la ecuación de continuidad Q1  Q2

A1v 1  A2v 2 r

2

 r 2v1     v  2

3

 v1 

v 4

C) 1 V 4

2 1

V

CEPU OTOÑO 2018-I

PRACTICA 008

D) 6 10 cm

FÍSICA

30. Una conexión de tuberías traslada agua caliente, el área transversal en el punto A es de 20cm2 y en el punto B es de 10cm2. Hallar la presión en el punto B (desprecie los efectos térmicos), si la presión en el punto A es de 2 atmosferas, el agua en el punto A fluye a 2m/s, considere. (1 atm = 10 5 Pa y g=10m/s2).

28. En un sistema hidráulico, el aceite fluye por un tubo de 2 cm de diámetro y lo hace con una rapidez de 25 cm/s. Si se acopla el tubo cuya rapidez de flujo es de 10 cm/s. ¿Cuál es el diámetro del segundo tubo? B) 2 10 cm C) 10cm A) 3 10 cm E) 5 10 cm

B

D2  ?

D1  2cm v 1  25 cm s

v 2 10 cm s

3m

Q1  Q2 A1v 1  A 2v 2

 D12 4

.v 1 

 D22 4

.v 2

22 (25)  D22(10)

A  D2 

10cm

A) 154 kpa D) 164 kpa

29. Un Tanque contiene agua cuya profundidad es h=320 cm. La sección transversal de la cañería en A es 0,4 m2 y en la cañería de salida B es 0,2 m2. Calcule la presión manométrica en la cañería A (g=10m/s2)

B) 158 kpa E) 168 kpa

Q A  QB A Av A A Bv B

C) 162 kpa

B

20(2)  10( v B) v B  4 ms

hB=3m

h

H2O A

A) 24 kPa D) 20 kPa

A

B

B) 21 kPa E) 25 kPa

C) 16 kPa De la ecuación de Bernoullie:

PA  12 v A2  gh A  PB  12 v B2  gh B 2.10 5  12 1000(2) 2  0  PB  12 1000(4) 2  1000(10)3

2gh

200.103  2.10 3  PB 8.10 3 30.10 3

v B  2(10)3,2

202.103  38.10 3  PB

v B  8m s

 PB  164kPa

Calculando la velocidad en “A” QA  QB

AAv A  ABv B 0,4v A  0,2(8)

 vA  4 ms

A VA

hA  0

Nivel de referencia

De la ecuación de torricelli tenemos:

vB 

5 PA  2.10 Pa

B

VB

PB  PAtm

De la ecuación de Bernoullie para tubos horizontales:

PA  21 v A2  PB  21 v B2 PA  PB  121000(8)2  121000(4)2 PA  PAtm  32000  8000  24000Pa  PManimétrica  24kPa 4...