PROBLEMAS FLUIDOS HOJA PARTE #3 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

PROBLEMA #1 Un cubo de hielo flota en un vaso de agua. A medida que el hielo se funde, ¿cómo cambia el nivel de agua en el vaso? ¿Habría alguna diferencia si el cubo de hielo fuera hueco? Explica.

PROBLEMA #2 Un cubo de 8.5 cm de lado tiene una masa de 0.65 kg. ¿Flotará en agua?

PROBLEMA #3 Un submarino tiene una masa de 10,000 toneladas métricas. ¿Cuánta agua se debe desplazar para que el submarino esté en equilibrio justamente abajo de la superficie del océano?

PROBLEMA #4 Una corona de 0.80 kg es sumergida en agua y su peso aparente es de 7.30 N. ¿Es de oro puro?

PROBLEMA #5 Un bote rectangular que mide 4.5 m de largo, 2.0 m de ancho y 0.30 m de altura, está sobrecargado, de modo que el nivel de agua está justamente 1.0 cm abajo de la parte superior del bote. ¿Cuál es la masa combinada de las personas y el bote?

PROBLEMA #6 El hielo flota en el agua pero se hunde en el alcohol etílico. ¿En qué proporción deben estar mezclados estos líquidos para que un cubo de hielo flote a cualquier profundidad?

PROBLEMA #7 Un hidrómetro (instrumento usado para medir la densidad de sustancias líquidas) de 25 cm de largo, 45 g de masa y 2 cm2 de área transversal, se sumerge a una profundidad de 22.9 cm cuando se coloca en una solución fermentada. ¿Cuál es la densidad de esta solución? Nota: se sabe que en un liquido de densidad 1 kg/m3 el hidrómetro se sumerge una distancia de 22.5 cm.

PROBLEMA #8 Un geólogo encontró que una roca proveniente de la luna, tiene una masa de 8.20 kg y su masa aparente es de 6.18 kg cuando se sumerge en agua. ¿Cuál es la densidad de la roca?

PROBLEMA #9 ¿Qué fracción de una pieza de aluminio se sumergirá cuando esta se coloca en mercurio? (ρ Hg = 13.6 x 103 kg/m3, ρ Al = 2.70 x 103 kg/m3)

PROBLEMA #10 Un globo aerostático de forma esférica tiene un radio de 9.5 m, y se llena con helio. ¿Qué masa puede levantar y transportar (carga) si asumimos que la estructura del globo tiene una masa de 1,000 kg? Desprecia el empuje hidrostático que se ejerce sobre la propia masa o carga. (ρ aire = 1.29 kg/m3, ρ He = 0.179 kg/m3)

PROBLEMA #11 Una persona de 75 kg tiene una masa aparente de 54 kg (debido al empuje hidrostático) cuando se sumerge en agua que le llega hasta la cadera. Estima la masa de cada una de las piernas de la persona. Asume que el cuerpo tiene una gravedad especifica GE = 1.00.

PROBLEMA #12 ¿Cuál sería la identidad mas probable de un metal desconocido si una muestra de este tiene una masa de 63.5 g cuando se mide en aire y una masa aparente de 56.4 g cuando se sumerge en agua? (ρ H2O = 1,000 kg/m3, ρ Al = 2.7 x 103 kg/m3, ρ Fe = 7.8 x 103 kg/m3, ρ Cu= 8.9 x 10 3 kg/m3, ρPb = 11.3 x 103 kg/m3.

PROBLEMA #13 El principio de Arquímedes se puede usar no solo para determinar la gravedad específica de un sólido usando un líquido conocido. También se puede usar a la inversa. (a) Como ejemplo: una pelota de aluminio tiene una masa de 3.40 kg, y su masa aparente cuando sumergida en un líquido desconocido es de 2.10 kg. Calcula la densidad de dicho líquido. (b) Encuentra una fórmula simple para determinar la densidad de un líquido usando este procedimiento. (ρ Al = 2.7 x 103 kg/m3)

PROBLEMA #14 Una pieza de madera de 0.48 kg flota en agua, pero se observa que se hunde en alcohol, cuya gravedad especifica es 0.79, y en el cual tiene una masa aparente de 0.035 kg. ¿Cuál es la gravedad especifica de la madera?

PROBLEMA #15 La gravedad específica del hielo es 0.917, mientras que aquella del agua de mar es de 1.025. Que fracción de un iceberg se encontraría por fuera de la superficie del agua?  

PROBLEMA #16 Una osa polar esta soportándose parcialmente a si misma, deteniendo parte de su cuerpo fuera del agua sobre una pieza rectangular de hielo. El hielo se sumerge, de tal forma que ahora solo la mitad del hielo que estaba expuesto a la superficie sigue expuesto, y la otra mitad yace bajo agua. La osa tiene el 70% de su cuerpo (volumen y peso) fuera del agua. Estima la masa del oso, asumiendo que el volumen total del hielo es de 10 m3, y que la gravedad especifica del oso es de 1.0.

PROBLEMA #17 Un pedazo de madera de 2.52 kg (gravedad especifica = 0.50) flota en agua. Que masa mínima de plomo colgando de una cuerda se necesita colocar encima de la madera para hacer que esta se hunda?