Explica por qué la pared de una presa es más ancha en su base. 1 Como la presión aumenta con la profundidad, las fuerzas sobre la pared de la presa crecen desde la parte superior hacia la base. Por lo tanto la pared de la presa debe reforzase en su parte inferior. Dibuja fuerzas sobre la pared de la presa que ilustren la afirmación anterior.

La figura muestra el dispositivo experimental para investigar la dependencia de la presión hidrostática con la profundidad y la densidad del líquido. A medida que el embudo del extremo del tubo de goma aumenta su profundidad (h), mayor es el desnivel (H) del líquido coloreado en el tubo en U, que es el medidor de presión. La tabla siguiente muestra los resultados experimentales obtenidos utilizando agua tanto en el tubo en U como en el recipiente de vidrio. (a) Representa gráficamente la presión (H) frente a la profundidad (h). (b) Analiza el resultado obtenido. 2 H (mm) 14 22 31 44 54 65 72 84 h (mm) 24 30 42 51 61 89 Haz la representación gráfica H en agua h ¿Qué indica la forma de la representación gráfica? Que la representación gráfica sea una línea recta indica que existe proporcionalidad directa entre la presión hidrostática y la profundidad de líquido, en este caso agua.

La figura muestra el dispositivo experimental para investigar la dependencia de la presión hidrostática con la profundidad y la densidad del líquido. A medida que el embudo del extremo del tubo de goma aumenta su profundidad (h) mayor es el desnivel (H) del líquido coloreado en el tubo en U, que es el medidor de presión. La tabla siguiente muestra los resultados experimentales obtenidos utilizando agua en el tubo en U y tetracloruro de carbono en el recipiente de vidrio. (a) Representa gráficamente la presión (H) frente a la profundidad (h). (b) Analiza el resultado obtenido. 3 H (mm) 12 28 34 44 53 66 74 82 100 112 h (mm) 7 18 23 29 35 50 55 67 75 Haz la representación gráfica H en CCl4 h ¿Qué indica la forma de la representación gráfica? Que la representación gráfica sea una línea recta indica que existe proporcionalidad directa entre la presión hidrostática y la profundidad de líquido, en este caso tetracloruro de carbono.

(a) Representa en un mismo gráfico las dos tablas de los dos ejercicios anteriores. (b) Calcula la pendiente de cada una de las líneas obtenidas. Compara los valores de las respectivas pendientes con las densidades de los líquidos utilizados. (c) Interpreta el apartado anterior. 4 CCl4 H2O Haz la representación gráfica Calcula las pendientes La pendiente de la recta para el agua viene dada por el cociente indicado por la línea discontinua roja: 60/60 = 1 La pendiente de la recta para el tetracloruro de carbono viene dada por el cociente indicado por la línea discontinua azul: 120/80 = 1,5 Las densidades respectivas son 1 g/cm3, para el agua, y 1,59 g/cm3, para el tetracloruro de carbono. ¿Qué significan los anteriores resultados? La pendiente de las rectas es la densidad del líquido utilizado. Una misma presión puede obtenerse con dos profundidades distintas de líquidos diferentes, lo que muestra que la presión es directamente proporcional a la densidad del líquido, además de ser directamente proporcional a la profundidad.

Un buzo se encuentra a 15 m de profundidad en el mar (densidad del agua del mar =1050 kg/m3). (a) ¿Cuál es la presión hidrostática a esa profundidad? (b) ¿Cuál es el incremento de presión si el buzo desciende 10 m más? 5 Realiza los cálculos del apartado (a) Se calcula mediante la ecuación fundamental de la hidrostática: Realiza los cálculos del apartado (b) Se calcula mediante la ecuación fundamental de la hidrostática. Se puede calcular la nueva presión a 25 m de profundidad y restar de la anterior , o realizar el siguiente cálculo:

En una máquina hidráulica, una fuerza de 400 N se aplica a un émbolo de 5,0 cm2 de superficie. ¿Qué presión se transmite a través del líquido? Si la superficie del otro émbolo es de 25 cm2 , ¿cuál es la fuerza ejercida por éste? 6 La presión que se transmite es la ejercida sobre el émbolo, según el principio de Pascal. Su valor es: Sobre el otro émbolo se ejerce la misma presión, por lo que la fuerza que se ejerce sobre él, y que el puede ejercer sobre el exterior es:

La figura muestra el esquema del freno hidráulico de un coche La figura muestra el esquema del freno hidráulico de un coche. A partir de la información que aparece en el esquema, determina: (a) La presión ejercida sobre el émbolo A (teniendo en cuenta que cuando se aprieta el pedal a fondo se queda en equilibrio, de modo que la fuerza resultante es cero y el momento total respecto al pivote también es cero). (b) La presión que se transmite por el fluido. (c) La fuerza sobre el émbolo C. 7 (a) Si no consigues identificar las fuerzas sobre el pedal, haz clic y observa la figura. F3 F1 F5 F1 es la fuerza que ejerce el pivote sobre el pedal. F2 es la fuerza que ejerce el pie sobre el pedal. F3 es la fuerza que ejerce el émbolo sobre el pedal. F2 F4 Los momentos de las fuerzas F2 y F3 respecto al pivote deben ser iguales y opuestos (el momento de F1 respecto al pivote es cero porque su distancia es cero). ¿Cuál es la fuerza que actúa sobre el émbolo A? Por la tercera ley de Newton la fuerza que ejerce el pedal sobre el émbolo es igual y de sentido opuesto a la fuerza que el émbolo ejerce sobre el pedal, o sea F4 = 100 N. (b) Calcula la presión en el líquido de frenos. (c) Calcula la fuerza sobre el émbolo C

Para la comprobación experimental del principio de Arquímedes se utilizan dos esferas del mismo tamaño, una de aluminio y otra de acero, cuyos volúmenes, medidos en una probeta de 1 cm3 de precisión, son de 17 cm3. El peso y el peso aparente sumergido en agua se determinan con sendos dinamómetros de 1,0 N (con precisión de 0,02 N) para el cilindro ligero y de 5,0 N (con precisión de 0,1 N) para el cilindro pesado. Los resultados se muestran en la tabla. Razona si los resultados son una comprobación aceptable del principio de Arquímedes. 8 Esfera P (N) Pa (N) E (N) Aluminio 0,48 0,32 0,16 Acero 1,4 1,2 0,2 Analiza los resultados de la tabla Para dos volúmenes idénticos el empuje de un mismo líquido debe ser el mismo, pero que no lo sea no invalida la experiencia por dos motivos: el volumen medido con la probeta está sujeto a una imprecisión de ± 1 cm3 por un lado; por otra parte las imprecisiones de los dinamómetros son de ± 0,02 N y ± 0,1 N respectivamente, lo que indica que la medida del empuje para la esfera de aluminio está comprendida entre 0,14 y 0,18 N y para la esfera de acero entre 0,1 y 0,3 N Haz el cálculo del empuje por el principio de Arquímedes y compara con el análisis de la tabla. El valor teórico del empuje sería: E =dL·VS·g = 1000·1,7·10-5·9,8 = 0,17 N Los valores anteriores contienen a éste, por lo que se comprueba el principio de Arquímedes.

Una piedra pesa 5,0 N. Cuando se sumerge en agua, el peso aparente es de 3,0 N. Sabiendo que la densidad del agua es 1,0 g/cm3, determina: (a) el empuje; (b) el peso del agua desplazada; (c) la masa de agua desplazada; (d) el volumen de agua desplazada; (e) el volumen de la piedra; (f) la masa de la piedra; (g) la densidad de la piedra. 9 Calcula el apartado (a) Calcula el apartado (b) Calcula el apartado (c) E=P-Pa =5,0-3,0 =2,0 N 2,0 N por el principio de Arquímedes m = P/g = 2,0/9,8 = 0,2 kg Calcula el apartado (d) Calcula el apartado (e) V= m/d = 0,2/1000 = 2·10-4 m3 = 200 cm3 Dado que se sumerge completamente el volumen de la piedra coincide con el volumen de agua desalojada, es decir, 200 cm3 Calcula el apartado (f) Calcula el apartado (g) M = P/g = 5,0/9,8 = 0,5 kg d = m/V = 500/200 =2,5 g/cm3

Un iceberg asoma 1/9 de su volumen total Un iceberg asoma 1/9 de su volumen total. Sabiendo que la densidad del agua del mar es 1050 kg/m3, calcula la densidad del hielo. 10 Haz un esquema con un cuerpo flotando en un líquido y establece la condición de equilibrio. P E Calcula la densidad del hielo De la condición anterior P = E se deduce: Para que un cuerpo flote su peso aparente debe ser cero, luego se cumple: P = E

a) Determina la presión a la que está sometido un submarinista a 12 m de profundidad, si la presión atmosférica es 1,1·105 Pa, y la densidad del agua del mar 1050 kg/m3. (b) Calcula la fuerza que actúa sobre el vidrio de las gafas del submarinista si su superficie es 0,025 m2. 11 Contesta al apartado (a) El submarinista estará sometido a la presión hidrostática más la presión atmosférica. Calculamos la presión hidrostática: ph = d·h·g = 1050·12·9,8 =1,2·105 Pa La presión total será: p = ph + patm = 1,2·105 + 1,1·105 =2,3·105 Pa Contesta al apartado (b) De la definición de presión se deduce: F = p·S = 2,3·105·0,025 = 5750 N