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Ejercicios sobre Hidrostática y Electrostática


Bloque I

1. Un recipiente de aluminio tiene una capacidad interior de 96 cm3. Si el recipiente se llena totalmente de glicerina, ¿qué cantidad de glicerina en kilogramos llena al recipiente?. R/ 0.12 kg.

2. ¿Cuál es la densidad de una sustancia si 246 gramos ocupan un volumen de 33.1 cm3? R/ 7.43 g/cm3

3. ¿Qué capacidad debe tener un recipiente destinado a contener 400 gramos de alcohol etílico? R/ 493.83 cm3

4. ¿Qué masa tiene un pedazo de hierro de 60 cm3? R/ 468 g.

5. ¿Cuál es la presión a una profundidad de 1240 m bajo el agua de mar (r = 1.03 g/ cm3)? ¿Qué fuerza actúa sobre una superficie de 4m2 colocados a esta profundidad? R/ 1.2x107 N/m2; 5.0x107N

6. ¿Cuál es la diferencia de presión en las tuberías del agua en dos pisos de un edificio si la diferencia de alturas es 8.40 m? R/ 82320 N/m2

7. Un tanque está lleno de gasolina (r = 0.7g/ cm3), calcula la presión hidrostática a 20cm de profundidad. R/ 13720 d/cm2

8. Un hombre de 80 kg de masa está parado sobre una plataforma circular de 10 cm de radio. La plataforma se coloca sobre un fuelle lleno de agua que a su vez se comunica con un tubo vertical. ¿A qué altura sube el agua por el tubo?. R/ 2.55m

9. Un submarino se hunde a una profundidad de 60m bajo el nivel del mar. Calcula la presión hidrostática a esta profundidad (r = 1.03 g/ cm3). R/ 605640 N/m2

10. Calcula la altura aproximada de la atmósfera. Considera la densidad de esta constante e igual a 0.0012g/ cm3. R/ 8613.94 m

11. Un tubo vertical tiene 3cm de aceite (r = 0.8 g/cm3) flotando sobre 9cm de agua. ¿Cuál es la presión en el fondo del tubo? R/ 1.12 kPa

Bloque II

1. El pistón de un gato hidráulico tiene 10cm de diámetro, ¿qué presión en N/m2 se requiere para levantar un auto de 1500kg de masa?. R/ 1.8x107 d/cm2

2. En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 12cm y 25cm respectivamente. Si sobre el émbolo de menor área se ejerce una fuerza de 28 newton, ¿qué fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el émbolo mayor? R/ 121.52 N

3. Los cilindros de una prensa hidráulica tienen radios de 5cm y 20cm. ¿Qué fuerza se debe ejercer sobre el émbolo de área menor para levantar un cuerpo de 1000kg de masa? R/ 612.5 N

4. Se aplica una fuerza de 400N al pequeño émbolo de una prensa hidráulica cuyo diámetro es de 4cm. ¿Cuál tendrá que ser el diámetro del otro émbolo grande si se desea levantar una carga de 200 kg?

5. El tubo de entrada que suministra aire a presión para que funcione un elevador hidráulico tiene 2cm de diámetro. El émbolo de salida tiene un diámetro de 32 cm. ¿Qué presión de aire (presión manométrica) debe utilizarse para elevar un automóvil de 1800 kg? R/ 219 kPa

6. El área de un émbolo de una bomba hidráulica es de 10 in2. ¿Qué fuerza se requiere para elevar agua con el émbolo a una altura de 100 pies?

Bloque III

1. Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol (r = 0.82 g/ cm3). ¿Qué empuje experimentará? R/ 16072 d

2. Un bloque metálico pesa 176400d en el aire y experimenta un empuje de 39200d cuando se sumerge en agua. ¿Cuál es el volumen y la densidad del metal? R/ 40cm3; 4.5 g/cm3

3. Una piedra de densidad 2.6 g/ cm3 se sumerge en agua experimentando una fuerza resultante de 4.8N. Calcule la masa de la piedra. R/ 796 g

4. Una caja de 25cm x 18cm x 6cm flota en el agua. ¿Cuál debe ser la masa de un cuerpo que al colocarse en su interior la hunda 3cm más (la base mayor de la caja permanece horizontal). R/ 1.35 kg

5. Un cubo de 100g, que mide 2cm en cada uno de sus lados, se ata al extremo de una cuerda y se sumerge totalmente en agua. ¿Cuál será el empuje y cuál será la tensión en la cuerda? R/ 0.0784N, 0.902N

6. La masa de un trozo de piedra es de 9.17g en el aire. Cuando la piedra se sumerge en un fluido cuya densidad es de 873 kg/m3, su masa aparente es tan sólo de 7.26g. ¿Cuál es la densidad de la piedra? 4191 kg/m3

7. Un globo de 40m de diámetro se llena con helio. ¿Qué fuerza se requiere para mantener abajo el globo? La masa del globo es de 20kg. R/ 365kN

Bloque IV

1. Un tubo horizontal de 40.5 cm2 de sección transversal se estrecha hasta que la sección sea de 17.5 cm2, si por la parte ancha pasa agua con velocidad de 54 m/s. Calcular la velocidad del fluido en la parte angosta y el gasto volumétrico. R/ 124.97m/s

2. El agua pasa por un tubo horizontal con un gasto de 3.46 litros/s. ¿Cuál es la velocidad del fluido en un punto donde el área de la sección transversal es 9cm2? R/ 3.84 m/s

3. Una jeringa está llena de un fluido no viscoso. Si el líquido sale de la aguja con un gasto de 1 cm3/s, ¿con qué velocidad se moverá el émbolo dentro de la jeringa, si el diámetro de la aguja es 0.2 mm y el de la jeringa 5cm? R/ 0.05 cm/s

4. Por una manguera de 1 in de diámetro fluye gasolina a una velocidad media de 5 ft/s. ¿Cuál es el gasto en galones por minuto (1 ft3 = 7.48 gal)? ¿Qué tiempo se requiere para llenar un tanque de 20 gal.? R/ 12.2 gal/min, 1.63 min

5. Por una tubería de 2 in fluye agua horizontalmente con un gasto de 8 gal/min. ¿Cuál es la velocidad de salida? Cuál es el alcance horizontal de la corriente de agua si la tubería está situada a 4 pies de altura sobre el piso)

6. Fluye agua a 6m/s por un tubo de 6cm conectado a otro de 3cm. ¿Qué velocidad tiene en el tubo pequeño? ¿Es mayor es gasto en el tubo pequeño? R/ 24m/s, no

7. En un depósito de agua muy grande, abierto a la presión atmosférica y de profundidad 3.2m , se hace un orificio de sección 5cm2 en el fondo. ¿En cuánto tiempo se llenará un frasco de 20 litros situado debajo del orificio? R/ 5s

8. El agua de un río, con velocidad de 5m/s, entra en un túnel circular de radio 2m. El radio del túnel se reduce a 1m para la salida del agua. ¿Con qué velocidad sale el agua? R/ 20/s

1. Bloque V

1. Un volumen de 475 ml de oxígeno son colectados a 28ºC. ¿Qué volumen ocupará a 187ºC a presión constante?. R/ 725.91 ml

2. Un recipiente contiene aire a una presión de 830 Torr y 27ºC de temperatura. ¿A qué temperatura se encontrará el aire si la presión se cambia a 1300 Torr. R/ 196.88 ºC.

3. Un recipiente conteniendo nitrógeno tiene un volumen de 60.0 litros, encontrándose a 25ºC y 1 atm de presión. ¿A qué temperatura en grados centígrados se encontrará, si su volumen cambia a 100 litros y la presión a 2 atm?. R/ 720.33 ºC.

4. ¿Cuál será la temperatura en ºC de 2.0 moles de nitrógeno, que ocupan un volumen de 5500 ml y se encuentran a una presión de 820 Torr? R/ -236.83 ºC.

5. El volumen de un gas medido a presión normal (760 mm de Hg), es de 17.4 litros; calcule la nueva presión, si el volumen aumenta hasta 20 litros y la temperatura permanece constante. R/ 661.2 mm de Hg

6. Un gas triplica su volumen a presión constante. Si la temperatura inicial es 25ºC, encuentre la temperatura final alcanzada. R/ 894K o también 621ºC

7. Un volumen de gas con una temperatura de 300K, posee una presión de 2 atm. Si el volumen permanece constante y su temperatura varía a 473ºC; calcule la presión del gas. R/ 1.58atm

BLOQUE VI

1. Determinar el valor de la fuerza entre las cargas q1= 100 stc y q2= 160 stc; si la distancia entre estas es de 20 cm. R/ 40 dinas

2. Calcular el valor de la fuerza entre las cargas q1= 3x10-3C y q2= -1.5x10-3C; si la distancia que las separa es de 1.2 m. R/ -2.8x104 N

3. Calcular la fuerza con la que interactúan dos cargas q1= 7.2x10-3C y q2= -2.8x10-3C; si la distancia entre estas es de 25 cm. R/ -2.9x106 N

4. Encuentre el valor de la fuerza que aparece entre dos cargas que están separadas 0.5 cm y cuyos valores son 3.5x10-5C cada una. R/ 4.4x105 N

5. La fuerza que existe entre dos cargas q1= 1.5x104C y q2= -2.4x103C, es de 350N. Calcular la distancia que separa a dichas cargas. Determine además, si la fuerza es de atracción o repulsión. R/ 3x107 m; fuerza de atracción.

6. ¿Cuál es la distancia entre dos cargas q1= -3.8x10-4C y q2= 8.5x10-4C, para que experimente una fuerza de 2500N. R/ 1.07 m

7. ¿Cuál debe ser la medida de una carga que interactúa con otra carga de 2.8x103C, con una fuerza de 350N, separadas por una distancia de 1.2 m. R/ 2x10-11 C

BLOQUE VII

1. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico generado por una carga de 2.5x10-3C a una distancia de 65 cm?.

R/ 5.3x107 N/C

2. Calcular la intensidad de un campo eléctrico de una carga Q = 3x105stc a una distancia de 10cm. R/ 3x103 dina/stc.

3. ¿A qué distancia de una carga de 2.5x10-5C, la intensidad del campo generado por ella es de 3x102 N/C?.

R/ 27.4 m

4. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico de una carga de 1.6x10-3C a una distancia de 15 cm de la carga?.

R/ 6.4x108 N/C

5. ¿A qué distancia de una carga de 2.7x10-6C, la intensidad del campo es de 3.2x103N/C?. R/ 2.8 m.

BLOQUE V III

1. Calcular el potencial en un punto “P” situado a 0.05 m de una carga puntual de 2x10-6C R/ 3.6x105v.

2. Un campo eléctrico homogéneo tiene una intensidad E= 70 N/C. Determinar:

a. El trabajo requerido para llevar una carga q = 2.5x10-5C de “A” a “B” separados 0.45 m.

b. La diferencia de potencial entre “A” y ”B”. R/ 7.9x10-4 J; 31.5 v.

3. Un equipo de sonido está conectado a una toma de electricidad de 220 v durante 45 minutos. ¿Qué trabajo realiza el campo durante ese tiempo, si cada segundo pasa la carga de 1 C? R/ 5.9x105 J.

4. Determinar los valores del campo eléctrico y el potencial para un punto situado a 35 cm de una carga Q = -2.8x10-5C. R/ E = -2.1x106 N/C; -7.2x105 v

5. Una corriente de 10 A de intensidad ha circulado por un conductor durante ½ hora. ¿qué cantidad de electricidad ha pasado en C?. R/ 18000C.

6. Por una sección de un conductor ha pasado una carga de 120C en 2 minutos. Calcular la intensidad de la corriente en amperios. R/ 1 A.

7. La intensidad de una corriente es 4mA. ¿ Qué carga eléctrica pasará por una sección del conductor en 5 minutos? R/ 1.2C

8. Un equipo de sonido está conectado a un toma de electricidad de 110 v durante media hora.

a. ¿Cuál es la carga total que atraviesa el equipo si cada segundo pasa una carga de 1.2C?.

b. ¿Qué trabajo realiza el campo eléctrico durante ese tiempo?

9. Una batería de 12v produce a través de una resistencia una intensidad de 2 amperios, ¿cuál es su potencia?. R/ 24 w.

10. ¿Qué energía consume un bombillo de 60w durante 2 horas?. R/ 4.3x105 J.

BLOQUE IX

1. Un alambre de plata de 150 m de longitud tiene una resistencia de 8W. ¿Cuál es el área de su sección transversal sabiendo que la r de la plata es 1.6x10-8W-m? R/ 3x10-7m2 = 0.3mm2

2. ¿Qué intensidad de corriente atraviesa un calentador de 100W de resistencia cuando se le conecta a una tensión de 220V R/ 2.2A

3. Una resistencia de 2W se conecta a una batería que suministra una diferencia de potencial de 6V. Calcular la energía que disipa la resistencia durante un cuarto de hora. R/ 16200 J.

4. ¿Qué longitud debe tener un alambre de hierro de 0.2 mm2 de sección para que presente una resistencia de 7.5W?. R/ 15 m.

5. Una resistencia de 2W se conecta a una batería que suministra una diferencia de potencial de 12V. Calcular la energía que disipa la resistencia en media hora. R/ 129600 J.

6. ¿Qué intensidad de corriente atraviesa un calentador de 110.5W de resistencia cuando se conecta a una tensión de 220V?. R/ 1.99A

7. ¿Qué longitud debe tener un alambre de hierro de 0.5 mm2 de sección para que presente una resistencia de 12.5W? R/ 390.62 m.

BLOQUE X

1. Cuatro resistencias de 3W, 6W, 7W y 5W se conectan en serie a una batería que proporciona una diferencia de potencial de 60V. Hallar la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia y la diferencia de potencial en cada una de ellas.

R/ i1 = i2 = i3 = i4 = 2.8A; V1= 8.4v, V2= 16.8v, V3= 19.6v, V4= 14v

2. Tres resistores de 7W, 8W y 20W se conectan en paralelo a una fuente de 50V ; calcular:

a. La resistencia equivalente.

b. La corriente total (intensidad total).

c. La corriente que circula por cada resistencia.