Page 345 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

nece a 24 cm por encima de la interfaz. Use como *15.24. Un globo de 40 m de diámetro está lleno de helio.
referencia el problema 15.12. Resp. 792 kg /m 3 La masa del globo, y la canastilla que lleva adjunta,
*15.14. Un manómetro de presión de agua indica una presión es de 18 kg. ¿Qué masa adicional puede levantar
de 50 lb/in2 al pie de un edificio. ¿Cuál es la máxima consigo este globo?
altura a la cual subirá el agua en el edificio?
Sección 15.7 Flujo de fluidos
Sección 15.5 La prensa hidráulica
15.25. A través de una manguera de 1 in de diámetro fluye
15.15. Las áreas de los pistones grande y pequeño de una gasolina con una velocidad media de 5 ft/s. ¿Cuál es el
prensa hidráulica son 0.5 y 25 in2 respectivamen­ gasto en galones por minuto (1 ft3 = 7.48 gal)? ¿Cuán­
te. ¿Cuál es la ventaja mecánica ideal de la prensa? to tiempo tardaría en llenar un tanque de 20 gal?
¿Qué fuerza se tendrá que ejercer para levantar una Resp. 12.2 gal/m in, 1.63 min
carga de 1 tonelada (2000 Ib)? ¿A través de qué dis­ 15.26. A partir de un depósito terminal de 3 cm de diá­
tancia deberá actuar la fuerza de entrada para levan­ metro, fluye agua con una velocidad promedio de
tar esta carga hasta una distancia de 1 in? 2 m/s. ¿Cuál es el gasto en litros por minuto (1 L =
Resp. 50, 40 Ib, 50 ¡n 0.001 m3)? ¿Cuánto tardará en llenarse un recipien­
15.16. Una fuerza de 400 N se aplica al pistón pequeño de te de 40 L?
una prensa hidráulica cuyo diámetro es 4 cm. ¿Cuál 15.27. ¿Cuál tendrá que ser el diámetro de una manguera
deberá ser el diámetro del pistón grande para que para que pueda conducir 8 L de petróleo en 1 min con
pueda levantar una carga de 200 kg? una velocidad de salida de 3 m /s? Resp. 7.52 mm
15.17. El tubo de entrada que suministra presión de aire para *15.28. El agua que fluye de un tubo de 2 in sale horizontal­
operar un gato hidráulico tiene 2 cm de diámetro. mente a razón de 8 gal/min. ¿Cuál es la velocidad
El pistón de salida es de 32 cm de diámetro. ¿Qué de salida? ¿Cuál es el alcance horizontal del chorro
presión de aire (presión manométrica) se tendrá que de agua si el tubo está a 4 ft del suelo?
usar para levantar un automóvil de 1800 kg? 15.29. El agua que fluye a 6 m /s por un tubo de 6 cm pasa
Resp. 219 kPa a otro tubo de 3 cm conectado al primero. ¿Cuál
15.18. El área de un pistón en una bomba de fuerza es de es su velocidad en el tubo pequeño? ¿Es mayor el
10 in2. ¿Qué fuerza se requiere para elevar el agua gasto en el tubo más pequeño? Resp. 24 m /s, no
con el pistón hasta una altura de 100 ft?
Sección 15.10 Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli
Sección 15.6 Principio de Arquímedes
15.30. Considere la situación descrita en el problema
15.19. Un cubo de 100 g que mide 2 cm por lado se ata al 15.29. Si los centros de ambos tubos están sobre
extremo de una cuerda y se sumerge totalmente en la misma recta horizontal, ¿cuál es la diferencia de
agua. ¿Cuál es el empuje y cuál es la tensión en la presión entre los dos tubos conectados?
cuerda? Resp. 0.0784 N, 0.902 N 15.31. ¿Cuál es la velocidad de salida del agua a través de
*15.20. Un objeto sólido pesa 8 N en el aire. Cuando este una grieta del recipiente localizada 6 m por debajo
objeto se cuelga de una balanza de resorte y se su­ de la superficie del agua? Si el área de la grieta es
merge en agua, su peso aparente es de sólo 6.5 N. 1.3 cm2, ¿con qué gasto sale el agua del recipiente?
¿Cuál es la densidad del objeto? Resp. 10.8 m /s, 1.41 X 10~3 m3/s
*15.21. Un cubo de madera cuyas aristas miden 5.0 cm cada 15.32. En el costado de un depósito de agua hay un orifi­
una, flota en agua con tres cuartas partes de su volu­ cio de 2 cm de diámetro, localizado 5 m por debajo
men sumergidas, (a) ¿Cuál es el peso del cubo? (b) del nivel del agua que contiene el depósito. ¿Cuál
¿Cuál es la masa del cubo? (c) ¿Cuál es la gravedad es la velocidad de salida del agua por el orificio?
específica del cubo? ¿Qué volumen de agua escapará por ese orificio en
Resp. (a) 0.919 N, (b) 93.8 g, c) 0.75 1 min?
*15.22. Un trozo de metal de 20 g tiene una densidad de 4000 *15.33. A través de un tubo horizontal fluye agua a razón
kg/m 3. Está atada a un hilo delgado y se sumerge en de 82 f t3/min. Un manómetro de presión, colocado
un recipiente de aceite (1500 kg/m 3) hasta que se su­ en una sección transversal de 6 in de diámetro de
merge por completo. ¿Cuál es la tensión en el hilo? este tubo, presenta la lectura 16 lb/in2. ¿Cuál es la
*15.23. Se ha observado que la masa de un fragmento de presión manométrica en una sección del tubo donde
cierta roca es de 9.17 g en el aire. Cuando el trozo el diámetro es de 3 in? Resp. 11.1 lb /in 2
se sumerge en un fluido de 873 kg/m 3 de densidad, *15.34. El agua fluye a razón de 6 gal/min a través de una
su masa aparente es de sólo 7.26 g. ¿Cuál es la den­ abertura que se localiza en el fondo de un depósito
sidad de esa roca? Resp. 4191 k g /m 3 cilindrico. El agua del depósito tiene 16 ft de pro­

326 Capítulo 15 Resumen y repaso