viernes, 9 de noviembre de 2018

Hidrostática – 1.7 Principio General de la Hidrostática


 Hidrostática 1.7. En 1646 Pascal realizó el experimento que se esquematiza en la figura.
El barril de vino tiene una tapa de 0,12 m2 y está conectado a un tubo de 3,1 mm de radio. Llenó el barril de agua y luego fue echando agua en el tubo hasta que reventó el barril cuando la columna en el tubo tenía un alto de 12 m. Calcular:



a) La presión manométrica en ambas caras de la tapa del barril.

Principio General de la Hidrostática

ΔPr = ρ  g  Δh

donde
ΔPr = variación de presión relativa en el fondo del tubo = en la tapa del barril (interior)
ρ = densidad del agua = 1 gr/cm3 = 1.000 kg/m3
g = aceleración de la gravedad = 10 m/s2
Δh = variación de la altura o profundidad = 12 m

ΔPr = 1.000 kg/m3  10 m/s2  12 m = 120.000 Pa  < ----- presión relativa en el fondo del tubo = tapa del barril (interior)

ΔPr = 0  < ----- presión relativa en la tapa del barril (exterior)


b) La fuerza resultante debida al agua y al aire sobre la tapa cuando reventó.

Fuerza resultante

ΔPr = F / A

donde
ΔPr = variación de presión relativa = 120.000 Pa
F =  fuerza
A = área de la tapa = 0,12 m²

Reemplazando y despejando F

F = ΔPr A = 120.000 Pa 0,12 m² = 14.400 N  < ----- fuerza resultante


c) El peso del agua en el tubo que provocó la ruptura de la tapa.

P = m g

donde
P  = peso de la columna de agua
m = masa = densidad * volumen = ρ V
ρ = densidad del agua = 1 gr/cm3 = 1.000 kg/m3
V = volumen del tubo = π r2 h
r = radio del tubo = 3,1 mm = 0,0031 m
h = altura del tubo = 12 m
g = aceleración de la gravedad = 10 m/s2

reemplazando

P = 1.000 kg/m3  10 m/s2  π (0,0031 m)2 12 m =  3,62 N  < ----- peso del agua

9 comentarios:

  1. Hola, ¿podría explicarme por qué la presión relativa en la cara superior del barril es 0? Gracias

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  2. La presión relativa en la parte exterior de la tapa del barril (la zona que esta fuera del tubo) es cero porque no hay liquido en el exterior del barril.

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  3. Hola, si el b pide La fuerza resultante debida al agua y al aire sobre la tapa cuando reventó, por qué no se incluye la presión atmosférica en el calculo de la variación de presión.
    PD AMO tu blog, muchas graciasss

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  4. La tapa reventó por la diferencia de presión.
    ΔPr = Pint - Pext = Patm + Presión relativa - Patm = Presión relativa

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  5. DO
    Al formular su principio, Pascal demostró de manera contundente cómo la fuerza se multiplica con la presión del fluido. Colocó un tubo delgado y largo de radio r ' 0.30 cm verticalmente dentro de un barril de vino de radio R ' 21 cm (figura 13-50). Encontró que cuando el barril se llenaba con agua y el tubo se llenaba hasta una altura de 12 m, el barril se rompía. Calcule a) la masa de fluido en el tubo y b) la fuerza neta que ejerce el agua sobre la tapa del barril justo antes de que éste se rompa. Hola me puedes ayudar con esta? Por favor


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  6. Al trabajar su principio, Pascal demostró fehacientemente cómo se puede multiplicar la fuerza con
    la presión del fluido. Colocó un largo tubo delgado de radio r = 0.30 cm verticalmente en un barril
    de vino de radio R = 21 cm (figura 10-51). Encontró que, cuando el barril estaba lleno con agua y
    el tubo lleno a una altura de 12 m, el barril estallaba. Calcule a) la masa de agua en el tubo y b) la
    fuerza neta ejercida por el agua en el barril sobre la tapa justo antes de la ruptura. Ayuda

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  7. masa = densidad * volumen del agua contenida en el tubo = 1000 kg/m3 * 12 m * Pi * (0,0030 m)^2 = 0,34 kg

    F = masa * gravedad = 0,34 kg * 10 m/s2 = 3,4 N

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  8. Buenas tardes, ¿podría ayudarme a resolver este problema? Gracias de antemano :)
    Parece ser que, en 1646 Pascal ganó la apuesta de que podía reventar la tapa superior (de 12
    dm2
    ) de un barril de vino lleno de agua, añadiendo sólo unos 500 ml. Para eso le conectó a la tapa
    del barril lleno un tubo de 4 mm de radio, y luego fue echando el agua en ese tubo hasta que
    reventó la tapa cuando la columna en el tubo tenía una altura no exagerada.
    a)¿Qué altura tenía la columna de agua en el tubo cuando reventó la tapa?.
    b)¿Cuál fue la fuerza resultante sobre la tapa del barril en ese momento?

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