Biofísica UBA XXI Examen jun 20 17. Fluidos

17. Cuando se suministra suero intravenoso, se lo hace con un soporte por sobre la altura de entrada del suero al cuerpo. Si la presión de la sangre es de 16 mmHg sobre la presión atmosférica. A que altura se debe ubicar la botella para lograr la presión necesaria?

Datos: δsuero = 1 gr/cm³; 1 atm = 760 mmHg = 101.300 Pa = 1.013.000 ba

 a. 21,75 dm

█ b. 217,6 mm

 c. 10,5 dm

 d. 2,7 m

 e. 1055,43 cm

Pr =δ g h (Principio General de la Hidrostática)

donde

Pr = presión sanguínea = 16 mmHg (101.300 Pa/ 760 mmHg) = 2.132,6 Pa

δ = densidad del suero = 1 gr/cm³ = 1.000 kg/m³

g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²

h = altura

Reemplazando y despejando h

h = 2.132,6 Pa / (1.000 kg/m³  9,8 m/s²)  = 0,2176 m  = 217,6 mm ------altura

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 16. Fluidos

16. Determine la fuerza que ejerce sobre una chapa cuadrada que se encuentra en el fondo de un tanque lleno de agua, sabiendo que la profundidad del tanque es de 2,5 m y los lados de la chapa son de 45 cm

Datos: g = 9,8 m/s² ; δagua = 1g/ cm³ ; 760 mmHg = 1,013 x 10⁶ ba = 1,013x10⁵ Pascal = 1 atm

 a. 49,61 N

 b. 4961,25 N

█ c. 25474,5 N

 d. 2516000 N

 e. 49614,5 N

Pab = Patm + δ g h

Donde

Pab = presión absoluta = F / A

F = fuerza

A = área de la chapa = L²

L = lado de la chapa = 45 cm = 0,45 m

Patm = presión atmosférica = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa

δagua = densidad del agua = 1 gr/cm³ = 1.000 kg /m³

g = aceleración de la gravedad =  9,8 m/s²

h = profundidad = 2,5 m

reemplazando y despejando F

F = (Patm + δ g h) L²  = (1,013 x 10⁵ Pa + 1.000 kg /m³ 9,8 m/s² 2,5 m) (0,45 m)² = 25.474,5 N

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 15. Mecánica

15. A Pablo se le cae el celular desde la ventana de su departamento que se ubica en el sexto piso, ubicado a 196 dam del suelo. Determine el tiempo que demora en su caída.

Dato: aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²

 a. A los 60,32 s

 b. A los 15 s

█ c. A los 20 s

 d. A los 40 s

 e. A los 80,44 s

Ecuación horaria

y = yo + vo t – 1/ 2 g t²

donde

y = altura final = 0

yo = altura inicial = 196 dam = 1.960 m

vo = velocidad inicial = 0 (se le cae)

g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²

t = tiempo empleado

reemplazando y despejando t

t = (2 yo /g)^1/2 = (2 * 1.960 m / 9,8 m/s²g)^1/2 = 20 s -------------- tiempo que tarda llegar al piso

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 14. Mecánica

14. Determine la potencia que debe desarrollar un astronauta en Marte para elevar 130 cm una roca de 50 kg de masa, sabiendo que una persona en la Tierra para hacer la misma acción, con el mismo objeto en igual tiempo desarrolla una potencia de 245 W

Datos : g Tierra = 9,8 m/s²; g Marte = 3,7 m/s²

 a. 333,45 W

 b. 102,09 W

 c. 199,01 W

 d. 61,56 W

█ e. 92,50 W

Pot = W / Δt

Donde

Pot = potencia

W = trabajo = F h

F = fuerza = m g

m = masa

g = aceleración de la gravedad

h = altura

Δt = tiempo

Tierra ------------ Pot Tierra = m g Tierra h / Δt

Marte ------------ Pot Marte = m g Marte h / Δt

Cociente de ambas Potencias

Pot Marte / Pot Tierra = g Marte / g Tierra

Despejando

Pot Marte = (g Marte / g Tierra) Pot Tierra = 3,7 m/s² / 9,8 m/s² 245 W = 92,5 W ----------- Potencia

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 13. Fluidos

13. Calculo la constante K de Henry para el gas B si en un recipiente hay una mezcla de gases A y B, la presión ejercida por el gas A es de 0,2 atm, y su fracción molar es 0,125.

Datos: [B] = 0,104 mol/L

 a. 0,145 mol/L.atm

 b. 0,02 mol/L.atm

 c. 0,065 mol/L.atm

█ d. 0,074 mol/L.atm

 e. 0,52 mol/L.atm

[B] = Pparcial K

donde

[B] = concentración del gas = 0,104 mol/L 

Pparcial = presión parcial del gas = χparcial Ptotal

χparcialB  = fracción molar B = 1 – χparcialA  = 1 - 0,125 = 0,875

Ptotal = presión total = P parcial A / χparcialA  = 0,2 atm/ 0,125 =  1,6 atm

K = constante de Henry

Reemplazando y despejando K

K = [B] / (χparcial Ptotal) = 0,104 mol/L / (0,875 * 1,6 atm) =  0,074 mol/ L atm

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 12. Fluidos

12. Se debe instalar un sistema de riego automático en una huerta. La longitud de la manguera principal es de 18 m. Que radio interno debería poseer dicha manguera para que el caudal de agua que circule por la misma sea 10 L/min cuando se aplica una diferencia de presión de 0,3 atm?

Datos:  1 atm = 760 mmHg = 1,013 x 10⁶ ba = 1,013x10⁵ Pascal

η = 0,01 poise; δagua = 1g/ cm³

 a. 2,5 cm

 b. 0,025 cm

 c. 0,25 cm

 d. 0,7 cm

█ e. 0,4 cm

ΔP = R Q

Donde

ΔP = diferencia de presión = 0,3 atm = 0,3 * 101.300 Pa = 30.390 Pa

Q = caudal = 10 L/min = 10 dm³ / 60 seg = 1,67 x 10^-4 m³/s

R = resistencia hidrodinámica = 8 ƞ L / (π r⁴) (Ley de Poiseuille)

ƞ = viscosidad = 0,01 poise = 10^-2 poise (1 Pa s / 10 poise) = 10^-3 Pa s

L = longitud = 18 m

r = radio

Reemplazando y despejando r

r = (8 ƞ L  Q / (π ΔP))^1/4 = (8 * 10^-3Pa s 18 m 1,6 x 10^-4 m³/s / (π 30.390 Pa) )^1/4  =

r = 0,00398 m = 0,40 cm -------------- radio

Biofísica UBA XXI Examen jun 20 11. Termodinámica

11. Un gas ideal pasa de un estado A a otro B, siendo TA = TB. Sabiendo que PA > PB, indique la opcion correcta

 a. ΔUAB < 0; ΔVol AB > 0

█ b. ΔUAB = 0; ΔVol AB > 0

 c. ΔUAB = 0; ΔVol AB <  0

 d. ΔUAB > 0; ΔVol AB <  0

 e. ΔUAB > 0; ΔVol AB >  0

Variación de la energía interna (ΔUAB)

ΔUAB = n cv ΔT

Donde

ΔUAB = variación de energía interna

n = número de moles

cv = calor específico volumen constante

ΔT = variación de la temperatura = TB – TA = 0

Reemplazando

ΔUAB = 0 ------------- variación de energía interna

Variación de volumen (ΔVAB)

P V = n R T (Ecuación de Estado de los gases ideales)

Donde

P = presión

V = volumen

n = número de moles

R = constante de estado de los gases ideales

T = temperatura

Reemplazando para  T = cte

P V = constante

PA VA = PB VB

Si PA > PB --------------- VA < VB

ΔVAB = VB – VA  > 0 ---------- variación de volumen