Page 333 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

314 Capítulo 15 Fluidos

La fuerza descendente necesaria F es por lo tanto igual a la diferencia entre el empuje y el
peso del corcho.
F = FB — W

Por el principio de Arquímedes tenemos que el empuje es el peso de 4 cm3 de agua.
Fg = pgV = (1000 kg/m3)(9.8 m /s2)(4 X 10~6 m3)
= 39.2 X 10~3N

La fuerza requerida F para sumergir al corcho es
F = 39.2 X 10~3N - 8.11 X 10~3N
= 31.1 X 10~3N

« g g j a g p í i m ^
Ejemplo 15.8 ff Un globo meteorológico requiere operar a una altitud donde la densidad del aire es
0.9 kg/m 3. A esa altitud, el globo tiene un volumen de 20 m3 y está lleno de helio
(p He = 0.178 kg/m 3). Si la bolsa del globo pesa 88 N, ¿qué carga es capaz de soportar a
este nivel?

Plan: El globo entrará en equilibrio y se volverá estable cuando la fuerza ascendente ejer­
cida en el globo sea igual a las fuerzas descendentes debida a los pesos de la carga, la bolsa
del globo y el helio dentro del globo. Primero calcularemos el empuje debido al desalojo
de aire, luego calcularemos el peso del helio dentro del globo.
La carga que puede soportarse se determina según el peso requerido para producir el
equilibrio.

Solución: El empuje es igual al peso del aire desalojado. Por lo tanto,

Fb = Paireé = (0.9 kg/m3)(9.8 m/s2)(20 m3)
= 176 N

El peso del helio contenido es
w ue = PHeg^He = (0.178 kg/m3)(9.8 m/s2)(20 m3)
= 34.9 N
Las fuerzas verticales se equilibran, por lo que

FB = WL + WHe + Wglobo

Al resolver para W tenemos

Wl = FB — WHe — Wglobo
= 176 N - 34.9 N - 88 N
= 53.1 N

Los globos grandes pueden conservar una condición de equilibrio a cualquier altitud me­
diante el ajuste de su peso o del empuje. El peso puede aligerarse al soltar lastre que sirve para
ese propósito. El empuje puede disminuir, dejando salir gas del globo, o aumentar insuflando
gas al globo flexible. Los globos de aire caliente usan la baja densidad del aire caliente para
poder flotar.