fisicapilar, Soy licenciada en Física y profesora del área de ciencias
El primer problema hay que resolverlo como un problema de dinámica. Debes tener en cuenta que el fluido que está por encima ejerce fuerza hacia abajo, el peso del cuerpo también, y hacia arriba tienes el empuje, el líquido que tienes por debajo y la fuerza que ejercerá el tubo. F(aceite superior)+Peso-Empuje-F(aceite inferior)-F(tubo)=0 Para calcular cada cosa calcula la masa y lo multiplicas por la gravedad. Para calcular la masa usas los datos de densidad el cuerpo y del aceite y las altura y formas de cada cosa, de modo que te queda 7.84·9.8+5.6·9.8-6.4·9.8-0.032·9.8F(tubo)=0 F(tubo)=68.6784N Como te preguntan la presión p=F/S, entonces p=3433.92Pa Segundo problema: Si el cuerpo flota en el agua se cumple que Peso=Empuje; m(cuerpo)g=d(líquido)V(desalojado)g Sabiendo que el volumen = altura · superficie y despejando tenemos la masa del cuerpo: m(cuerpo)=d(liquido)·h·S (h=3m) Cuando baja la marea al cuerpo le afectan dos empujes, el del líquido y el del lodo, de modo que P=E(agua)+E(lodo). Despejando todos los valores: m(cuerpo) ·g=d(liquido)·V(desalojado de agua)·g+d(lodo)·V(desalojado de lodo)·g Despejando el valor de la masa del cuerpo de la fórmula anterior y simplificando la gravedad nos queda: d(líquido)·3·S=d(liquido)·h(sumergido en el agua)·S+d(lodo)·h(sumergido en el lodo)·S Puesto que la superficie del cuerpo es siempre la misma se puede simplificar. La altura sumergida en el agua es de 2.1m, tomando la desidad del agua de mar como (1.16gr/cm^3) y queremos calcular la altura sumergida en el lodo: 1.16·3=1.16·2.1+1.4·h(sumergido en el lodo) (1) h=0.7457m Sabiendo que la altura del cuerpo es de 4.5m, lo que está sumergido en el agua es de 2.1 y en el lodo 0.7457m, lo que queda por encima del agua es 1.6547m. OJO: si tienes en cuenta una densidad distinta para el agua de mar, variará el resultado, Yo he cogido un dato medio que he encontrado en internet, pero si es distinto sustitúyelo en la ecuación (1) en el lugar del 1.16 que he puesto yo.
Buenas. Muchas gracias por responder ante todo. El segundo problema me ha quedado claro. El primero no del todo, porque según la ecuación que pones: F(aceite superior)+Peso-Empuje-F(aceite inferior)-F(tubo)=0 Esta ecuación expresa como dice el enunciado, ¿Qué el cuerpo se desprenderá es decir que flotara en el aceite? Es que no se que quiere decir el enunciado. Otra duda que tengo es como sacas la masa de cada elemento, se supone que multiplicas la densidad por el volumen. ¿PEro qué volumen tomas en cada caso? ¿Me lo podrías detallar? ¿La solución que le da al profesor es de 4312 Pa. a que crees que se debe la diferencia respecto al tuyo? Saludos y mil gracias
La ecuación sale del segundo principio de la dinámica, (sumatorio de fuerzas igual a masa por aceleración). Como te dice que se desprenderá cuando el cuerpo flote, las fuerzas que empujan al cuerpo hacia abajo deben ser iguales a las que empujan al cuerpo hacia arriba, (puesto que las cosas que flotan están en equilibrio). Las masas de cada cosa las calculo multiplicando el volumen por la densidad de cada cosa. Debes recordar que el volumen es igual al área de la base por la altura. Puesto que sabes la arista del cubo y la altura del aceite por encima, por debajo y el propio cubo, puedes calcular el volumen de cada cosa, y así su masa. La diferencia con lo de tu profesor podría ser debida a que halla tenido en cuenta la presión atmosférica para resolver el problema, pero la verdad es que no se suele considerar, aunque teniéndola en cuenta tampoco sale eso. Desde luego tanta diferencia no va a ser por decimales. Espero que te haya servido de algo la explicación, de lo contrario vuelve a responder y te detallo el cálculo de las masas.
Gracias por todo. ¿Me puedes detallar los cálculos de esta ecuación que escribiste? Es que no llego a esos datos. 7.84·9.8+5.6·9.8-6.4·9.8-0.032·9.8F(tubo)=0 Aquí te pongo otro ejercicio que no me sale. Esta vez de dinámica de fluidos. No consigo relacionar los 2 depositios mediante bernouilli. ¿Cómo se razona este problema? Mil gracias.
Debe salir del producto de la densidad por el volumen. La densidad te la da cada problema y el volumen lo tienes en cuenta como base por altura por anchura. Debes recordad tener cuidado con las unidades. Por ejemplo 7.84= densidad del aceite · base· altura·anchura (es que no tengo los datos originales). No sabría responderte al otro.