3. Calcula la presión que un bloque de piedra con forma de paralelepípedo (50 cm x 25 cm x 40 cm) y 300 kg de masa ejerce sobre cada cara.

Transcripción

1 PRESIÓN. ESTÁTICA DE FLUIDOS. 1. Transforma en pascales: a. 10 mbar b. 2 bar c. 1, mbar d. 7, bar 2. Transforma en milibares: a. 0,001 Pa b. 3 Pa c. 2, Pa d. 1, Pa 3. Calcula la presión que un bloque de piedra con forma de paralelepípedo (50 cm x 25 cm x 40 cm) y 300 kg de masa ejerce sobre cada cara. 4. Determina el peso y la masa de un baúl que se apoya sobre una superficie de 1200 cm 2 y ejerce una presión de 500 Pa. 5. Calcula la presión que un caja de 50 kg ejerce al estar apoyada sobre una cara con un área de 0,3 m 2. Expresa el resultado en pascales y milibares. 6. Determina el peso y la masa de un bloque que ejerce una presión de 10 bar cuando está apoyado sobre una base de 100 cm Determina la profundidad a la que se encuentra un submarinista si la presión que experimenta a causa de la capa de agua de mar que tiene encima es de hpa (d agua de mar = 1027 kg/m 3 ) 8. En un tubo con forma de U se introduce agua y un líquido desconocido no miscible con el agua. Las alturas alcanzadas son, respectivamente, 30 cm y 55 cm. a. Cuál es la densidad del líquido desconocido? b. Si la altura del líquido desconocido fuese de 55 cm y la del agua, de 30 cm, cuál sería la densidad de líquido desconocido en este caso?. 9. En un tubo con forma de U se introduce agua y mercurio. Si la columna de mercurio tiene una altura de 5 cm, determina la altura de la columna de agua en la otra rama. 10. Si los radios de los émbolos de una prensa hidráulica son, respectivamente, 5 cm y 50 cm, qué fuerza ejercerá el émbolo grande cuando apliquemos sobre el pequeño una fuerza de 10 N? 11. Si la relación entre los radios de los émbolos es de 30, qué fuerza debemos ejercer sobre el pequeño para que el grande ejerza una fuerza de N? 12. En una botella de forma cilíndrica tenemos aceite hasta una altura de 15 cm. Sabiendo que la densidad del aceite es de 880 kg/m3, calcula: a. La presión que ejerce sobre el fondo b. La fuerza que ejerce sobre el fondo si el radio de la base es de 5 cm c. El peso del aceite contenido en la botella d. La relación entre las respuestas b y c. 13. Calcula la fuerza que la atmósfera ejerce sobre una hoja de papel de medidas 21 cm x 30 cm. Por qué podemos aguantar la hoja con los dedos? 14. Determina la altura que tendría la columna de mercurio del barómetro de Torricelli en un lugar donde la presión fuera de Pa. Expresa esta presión en milímetros de mercurio, atmósferas y milibares. 15. Calcula la presión atmosférica en un lugar en el que la altura de la columna de mercurio del barómetro de Torricelli es de 80 cm. Expresa esta presión en milímetros de mercurio, atmósferas y milibares. 16. Cómo hubiera variado la altura de la columna de mercurio si Torricelli hubiera realizado el experimento en la cumbre de una montaña? 17. Dónde hace falta más calor para que el agua hierva, al nivel del mar o en la cima del Himalaya?

2 18. Un objeto que se halla totalmente sumergido en un recipiente con agua, tiene un volumen de 3 dm 3 y una densidad de kg/m 3. Calcula su peso real, su peso aparente y el empuje que experimenta. 19. Un objeto de 300 N de peso real, sumergido en un líquido, tiene un peso aparente de 200 N. Sabiendo que la densidad del objeto es de 6000 kg/m 3, calcula el volumen del objeto y la densidad del líquido. 20. Determina si se hunde o si flota en agua un objeto cuyo peso es de 600 N y su volumen 120 dm 3. Una vez que este flotando, que volumen del objeto queda por encima de la superficie del agua? 21. Suponiendo que el objeto del problema anterior se sumergió en una piscina de 3 m de profundidad, qué espacio recorre por encima de la superficie del agua? 22. En una prensa hidráulica el émbolo menor tiene un diámetro de 6 cm y el émbolo mayor, de 24 cm. Determina la fuerza que debemos ejercer en el pequeño para que el grande suba un bloque de 300 kg. 23. En un tubo con forma de U introducimos agua y mercurio. Calcula la altura de la rama de mercurio si la altura de la rama de agua es de 60 cm con respecto a la superficie de separación de ambos líquidos. 24. Calcula el peso real, el aparente y el empuje que experimenta un objeto sumergido en agua si su volumen es de 200 cm 3 y su densidad, de kg/m Un objeto pesa 200 N y si lo sumergimos en un determinado líquido pesa 150 N. Sabiendo que el volumen del líquido que desaloja el objeto es de 2,5 dm 3, determina la densidad del líquido y la densidad del objeto. 26. Un objeto cuyo peso real es de 5000 N, tiene un peso aparente de 4000 N cuando se haya sumergido en cierto líquido. Sabiendo que la densidad de dicho objeto es de kg/m 3, calcula el volumen del objeto y la densidad del líquido. 27. La escotilla de un submarino, que se encuentra sumergido a una profundidad de 200 m, tiene un radio de 1 m. Suponiendo que la densidad del agua del mar es de 1027 kg/m 3, calcula: a. La presión que soporta la escotilla del submarino debida al agua. b. La presión total que soporta. c. La fuerza que actúa sobre ella. 28. En un recipiente con forma cilíndrica ponemos mercurio hasta una altura de 5 cm y encima una capa de agua de 30 cm de altura. Determina: a. La presión total sobre el fondo del recipiente. b. La presión del agua sobre el mercurio. c. La presión a 20 cm de profundidad. d. La presión a 32 cm de profundidad. e. La fuerza sobre el fondo del recipiente si su diámetro es de 6 cm. 29. Sumergimos en agua un objeto de 200 N de peso y un volumen de 40 dm3. Calcula: a. La masa del objeto. b. El volumen de agua que desaloja c. Su densidad d. El empuje que experimentará y su peso aparente. e. Si se hunde o flota

3 TRABAJO y ENERGÍA 1. Una niña arrastra un trineo mediante una cuerda. Calcula el trabajo que efectúa una fuerza de 20 N sobre el trineo en los siguientes casos: a. La fuerza es paralela al suelo. b. La fuerza el perpendicular al suelo. 2. Para mover un muele hemos efectuado un trabajo de 600 J. Si la fuerza aplicada es paralela al suelo y lo hemos desplazado una distancia de 5 m, cuál es el valor de la fuerza aplicada? 3. Calcula la potencia del motor de un ascensor con una masa de 200 kg si sube con velocidad constante cuatro pisos en 10 s y la altura de cada piso es de 4 m. 4. Calcula la energía cinética de un camión de 50 t de masa cuando circula a una velocidad de 72 km/h. 5. Un ciclista y su bicicleta tienen, en conjunto, una masa de 120 kg. Pasa por el punto 1 a 18 km/h y por el punto 2, a 500 m del punto 1, a 36 km/h. Determina, si se mueve por una carretera horizontal: a. Las energías cinética inicial y final. b. El trabajo efectuado si no hay rozamiento. c. La fuerza ejercida por los músculos. 6. Un motorista frena aplicando con los frenos una fuerza de rozamiento de 50 N. Calcula la velocidad que llevaba antes de frenar sabiendo que recorre 60 m hasta detenerse y que su masa, junto con la de la moto, es de 200kg. 7. Un patinador de 70 kg adquiere una velocidad de 2 m/s al bajar una pendiente. En ese momento ejerce con su musculatura una fuerza neta de 30 N a lo largo de 40 m. Calcula: a. La velocidad final que tendrá. b. La variación de energía cinética en esos 40 m. 8. Se lanza desde el suelo un balón de 2 kg de masa con una velocidad inicial de 4 m/s. Determina: a. De qué tipo es y cuánto vale su energía mecánica inicial y la que tiene cuando llega al punto más alto de su trayectoria. b. La altura máxima que alcanza (en este punto toda la energía cinética se ha transformado en potencial) 9. Se deja caer una piedra de 1 kg desde una altura de 10 m. Determina: a. De qué tipo es y cuánto vale su energía mecánica inicial b. De qué tipo es y cuánto vale su energía mecánica un instante antes de llegar al suelo y chocar con él. c. El valor de su velocidad en ese instante. d. De qué tipo es y cuánto vale su energía mecánica a una altura de 3 m. 10. Una atleta de 60 kg lleva una velocidad de 7,2 km/h y al cabo de 30 s, duplica su velocidad. Determina: a. La energía cinética del atleta a la primera velocidad. b. La energía cinética al doblar la velocidad. c. El aumento de energía cinética experimentado. 11. Se lanza un cochecito de juguete de 400 g sobre el suelo horizontal con una velocidad v. Si la fuerza de rozamiento del cochecito con el suelo es de 30 N y éste recorre 5 m hasta que se para, determina: a. El trabajo de la fuerza de rozamiento. b. La energía cinética inicial. c. El valor de la velocidad v. 12. Determina la energía mecánica de una saltadora de trampolín que se encuentra a 4 m de altura y lleva una velocidad de 3 m/s.

4 13. Dejamos caer un bloque de piedra de 1 kg de masa desde una altura de 20 m. Si la velocidad que tiene un instante antes de llegar al suelo y chocar con él es de 15 m/s, determina: a. La energía mecánica inicial. b. La energía mecánica final. c. La energía degradada por culpa del rozamiento con el aire. 14. Desplazamos una caja a lo largo de 30 m sobre una superficie horizontal arrastrándola mediante una cuerda que ejerce una fuerza de 100 N sobre ella. Sabiendo que la fuerza de rozamiento es de 10 N, determina: a. El trabajo que efectúa la tensión de la cuerda. b. El trabajo que efectúa el rozamiento c. El trabajo que efectúa el peso de la caja. d. El trabajo que efectúa la normal. 15. Un esquiador de 70 kg de masa inicia la subida de una pendiente con una velocidad de 6 m/s. Sabiendo que sube una altura de 1,2 m y se para, determina: a. Cuánto vale la energía mecánica inicial del esquiador. b. Cuánto vale su energía mecánica final. c. Cuánta energía mecánica ha perdido el esquiador en la subida d. Cuál ha sido la causa de la pérdida de energía mecánica y en qué otro tipo de energía se ha transformado 16. Calcula la energía mecánica de una piedra de 200 g que se deja caer desde una altura de 50 m en las siguientes posiciones (toma g= 10 m/s 2 ) a. A los 50 m del suelo b. A los 30 m del suelo c. A los 10 m del suelo d. Al llegar al suelo 17. Se lanza verticalmente y hacia arriba una pelota con una velocidad de 6 m/s. Aplicando el principio de conservación de la energía mecánica, calcula: a. La máxima altura que alcanza. b. Su velocidad cuando está a medio metro del suelo. c. La altura a la que se encuentra cuando su velocidad es de 2 m/s.

5 CALOR 1. Calentamos 400 g de agua, inicialmente a 15ºC, hasta alcanzar los 65ºC. a. Qué cantidad de calor absorbió el agua? b. En cuánto aumentó su energía? c e =4180 J/kgK 2. Tenemos 400 g de aceite, inicialmente a 15ºC, y se calientan hasta alcanzar los 65ºC. a. Qué cantidad de calor absorbió el aceite? b. Calcula la elevación de temperatura que experimentaría este aceite si se le comunicaran J? c e =1, J/kgK 3. Se tienen dos piezas de igual masa, 200 g, de hierro y aluminio, Qué cantidad de calor se debe suministrar para que su temperatura aumente en 80ºC?. c e hierro =449 J/kgK; c e aluminio =897 J/kgK 4. Qué cantidad de calor absorben 100 g de hielo para pasar de -18ºC a -2 ºC?. c e =2050 J/kgK 5. En un calorímetro se vierten 200 g de agua a 18ºC y 300 g de agua a 34 ºC. Cuál será la temperatura de equilibrio?. c e =4180 J/kgK 6. Calcula la temperatura final de 400 g de agua a 20ºC a los que se le comunican J de calor. 7. Calcula la cantidad de calor necesaria para que 4 L de agua a 25ºC alcancen una temperatura de 70ºC. 8. Cuál es la temperatura de 1 L de alcohol a 10ºC a los que se le comunican J de calor?. c e = 2470 J/kgK; d alcohol = 880 kg/m Calcula la masa de metal (c e = 450 J/kgK) que aumenta su temperatura de 15 a 30ºC cuando se le comunican J de calor. 10. Calcula el calor específico de un metal, sabiendo que cuando se mezclan 400 g del mismo a 70 ºC con 1 L de agua a 25ºC (c e =4180 J/kgK) la temperatura final de la mezcla es de 27ºC. 11. Calcula la temperatura de equilibrio cuando se mezcla 1 L de agua 80ºC con 0,5 L de agua a 10ºC. 12. Calcula la temperatura de equilibrio al mezclar 100 g de plomo (c e =129 J/kgK) a 60º con medio litro de agua a 20ºC. 13. Calcula la temperatura inicial a la que se encuentra 1L de agua sabiendo que cuando se mezcla con 2L de agua a 80ºC, la temperatura final de la mezcla es de 30ºC. 14. Calcula el calor específico de una sustancia, sabiendo que 100 g de la misma a 8ºC se mezclan con 4 L de agua a 10ºC, alcanzando una temperatura de equilibrio en la mezcla de 13ºC. 15. Determina la masa de hierro a 15ºC que podemos calentar hasta que llegue a 30ºC con una energía térmica de J, sabiendo que el calor específico del hierro es 450 J/kgK. 16. Se introduce una pieza de 100 g de plomo a 60ºC en un recipiente con medio litro de agua a 20ºC. Determina la temperatura final de la mezcla. (c e agua = 4180 J/kgK; c e plomo = 129 J/kgK) 17. En un calorímetro que contiene 100 cm 3 de agua a 20 ºC se introduce una pieza de 100 g de cobre a 90ºC. Si el calor específico del cobre es 383 J/kgK y el equilibrio se alcanza a los 24ºC, calcula: a. Calor desprendido por el cobre b. Calor que absorbe el agua c. Equivalente en agua del calorímetro

6 18. En un calorímetro cuyo equivalente en agua es 10 g, se tienen 500 cm 3 de agua a 15ºC y se introducen 300 g de una sustancia desconocida calentada previamente hasta 82ºC. Si el equilibrio se alcanza a los 18ºC, cuál es el calor específico de la sustancia? g de una sustancia se calientan a 95ºC y se introducen rápidamente en un calorímetro cuyo equivalente en agua es 25 g, que contiene 400 cm 3 de agua a 20ºC. El equilibrio se alcanza a los 25ºC. Cuál es el calor específico de la sustancia? 20. Qué cantidad de plomo, cuyo calor específico es 129 J/kgK calentado a 60ºC, se necesita para que al mezclarse con 0,8 L de agua a 22ºC en un calorímetro cuyo equivalente en agua es 12 g, se alcance el equilibrio a los 30ºC?