Sección 14.1 de presiónCalcular la masa de una esfera de hierro sólido que tiene un diámetrode 3.00 cm.2. Encuentra el orden de magnitud de la densidad del núcleo deun átomo. ¿Qué significa este resultado sugiere acerca de la estructurade la materia? Modelo de un núcleo como protones y neutronesmuy juntos entre sí. Cada uno tiene una masa 1,67 "10 y 27 kg yradio del orden de 10 y 15 m.Una mujer de 50.0 kg saldos en un talón de un par de tacónzapatos. Si el tacón es circular y tiene un radio de0,500 cm, lo que hace que la presión ejercen sobre el suelo?4. Los cuatro neumáticos de un automóvil se inflan a un medidorpresión de 200 kPa. Cada neumático tiene una superficie de 0.024 m2 en 0contacto con el suelo. Determinar el peso del automóvil.5. ¿Cuál es la masa total de la atmósfera de la Tierra? (El radiode la Tierra es 6,37 "106 m, y la presión atmosféricaen la superficie es 1,013 "105 N/m2.)Sección 14.2 Variación de la presión con la profundidad6. (A) Calcular la presión absoluta a una profundidad del océano de1 000 m. Suponga que la densidad del agua de mar es 1 024 kg / m 3y que por encima de la atmósfera ejerce una presión de 101,3 kPa.(B) A esta profundidad, ¿qué fuerza es necesario que el marco alrededor de una circularsubmarino de ojo de buey que tiene un diámetro de 30,0 cm ejercerpara contrarrestar la fuerza ejercida por el agua?3.1.La primavera de la presión manométrica se muestra en la figura 14.2tiene una fuerza constante de 1 000 N / m, y tiene el pistóndiámetro de 2.00 cm. A medida que el indicador se reduce en el agua,lo que cambia en profundidad hace que el pistón se mueva en el0,500 cm?8. El pistón de un elevador hidráulico tiene un corte transversalárea de 3.00 cm2, y su pistón grande tiene una sección transversalárea de 200 cm2 (Figura 14.4). ¿Qué fuerza debe aplicarseal pistón pequeño para el elevador para levantar una carga de 15,0 kN?(En las estaciones de servicio, esta fuerza es generalmente ejercida por comprimidoaire.)¿Cuál debe ser el área de contacto entre una ventosa(Completamente agotado) y el techo si la copa es para apoyarel peso de un estudiante de 80.0 kg?10. (A) Una aspiradora muy potente tiene un tubo de 2,86 cm de

diámetro. Sin la boquilla de la manguera, lo que es el pesode la mayor de ladrillo que el limpiador puede levantar? (Fig.P14.10a) (b) ¿Qué pasa si? Un pulpo muy potente utiliza unbombeo de diámetro 2,86 cm en cada una de las dos conchas de unade almejas en un intento de tirar las cáscaras de separación (fig. P14.10b).Buscar la mayor fuerza el pulpo puede ejercer en agua salada32,3 m de profundidad. Precaución: la verificación experimental puede ser interesante,pero no deje caer un ladrillo en su pie. Nocalentar el motor de una aspiradora. No permita que un pulpoenojado con usted.11. Para el sótano de una casa nueva, un hoyo en la tierra,con los lados verticales bajando 2,40 m. Una base de hormigónmuro se construye todo el camino a lo ancho 9,60 m de la9.7.1, 2, 3 = fácil, intermedio, difícil = solución completa disponible en el Manual de Soluciones de Estudiantes y Guía de Estudio= Solución entrenó con pistas disponibles en http://www.pse6.com = equipo útil en la solución de problemas= Emparejado problemas numéricos y simbólicosPROBLEMAS(A) (b)Figura P14.10existe a las afueras de la pared. De repente, un meteorito se asoma unaagujero, del tamaño de una moneda grande, a la derecha a través de la paredal lado de su asiento. ¿Qué pasará? ¿Hay algo quepuede o debe hacer al respecto?Problemas 441excavación. Este muro que es 0.183 metros de lafrente al agujero de la bodega. Durante una tormenta, el drenaje dela calle se llena el espacio delante de la pared de hormigón,pero no la bodega detrás de la pared. El agua no empapeen el suelo de arcilla. Encontrar la fuerza del agua hace que en elbase de la pared. Por comparación, el peso del agua espropuesta por 2,40 m de "9,60 m" 0.183 m "1 000 kg / m 3"9.80 m/s2! 41,3 kN.12. Una piscina tiene unas dimensiones 30,0 m "m 10.0 y unfondo plano. Cuando la piscina se llena a una profundidad de 2,00 mcon agua dulce, lo que es la fuerza causada por el agua enla parte inferior? En cada extremo? A cada lado?13. Una cáscara esférica sellado de diámetro d se instala firmemente en

un carro, que se mueve horizontalmente con una aceleración acomo en la figura P14.13. La esfera está casi llena de un líquidocon una densidad $ y contiene también una pequeña burbuja de airea presión atmosférica. Determinar la presión P en elcentro de la esfera.Sección 14.3 Medidas de presión16. Figura P14.16 muestra Superman tratando de beber aguaa través de una pajita muy larga. Con su gran fuerza quelogra aspiración posible. Las paredes de los tubularespaja de no colapsar. (A) Determinar la altura máximaa través del cual se puede levantar el agua. (B) ¿Qué pasa si? Todavíased, el Hombre de Acero repite su intento en la Luna,que no tiene atmósfera. Encuentra la diferencia entre ellos niveles de agua dentro y fuera de la paja.unaFigura P14.13Figura P14.16Figura P14.142,00 m2,00 m1,00 mhP0Figura P14.1714. El tanque en la figura P14.14 se llena de agua 2,00 m de profundidad.En la parte inferior de una pared lateral es una escotilla rectangular1,00 m de altura y 2,00 m de ancho, que está articulada en la parte superior dela escotilla. (A) Determine la fuerza que ejerce el agua sobre laescotilla. (B) Hallar el par que ejerce el agua sobre elbisagras.15. problema de Revisión. El abad de Aberbrothock atención atiene una campana amarrada a la Roca Inchcape para advertir a los marinosdel peligro. Suponga que la campana fue 3,00 m de diámetro, emitidosde latón con un módulo de volumen de 14,0 "1010 N/m2. LaRalph pirata Rover corte suelto de la campana de aviso yla arrojó al mar. ¿En cuánto hizo el diámetro dela disminución de la campana, ya que se hundió a una profundidad de 10,0 km? Añosmás tarde, Ralph ahogado cuando su barco chocó con la roca.Nota: El latón se comprime de manera uniforme, por lo que puedemodelo de la campana como una esfera de diámetro 3,00 m.

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Blaise Pascal duplicado barómetro de Torricelli utilizando un vino tinto de Burdeos, de la densidad de 984 kg/m3, ya que el trabajo líquido (Fig. P14.17). ¿Cuál fue la altura h del vino 17. 442 C HAPTE R 14 • Mecánica de Fluidos columna de la presión atmosférica normal? ¿Es de esperar el vacío por encima de la columna a ser tan bueno como para mercurio? 18. El mercurio se vierte en un tubo en U como en la figura P14.18a. El brazo izquierdo del tubo tiene un área transversal de la A1 10.0 cm2, y el brazo derecho tiene un área transversal A2 de 5,00 cm2. Cien gramos de agua son entonces vierte en el brazo derecho como en la figura P14.18b. (A) Determinar la longitud de la columna de agua en el brazo derecho de la U-tubo. (B) Dado que la densidad del mercurio es 13,6 g / cm 3, lo que distancia h es el aumento de mercurio en el el brazo izquierdo? presión de 100 a 200 mm de H2O por encima de la atmósfera prevaleciente de presión. En presiones médicos trabajan a menudo son medido en unidades de milímetros de H2O, porque los fluidos corporales, incluyendo el líquido cefalorraquídeo, por lo general tienen la misma densidad que el agua. La presión de la cefalorraquídeo el líquido se puede medir por medio de una punción lumbar, como se muestra en la figura P14.21. Un tubo hueco que se inserta en el columna vertebral, y la altura a la que sale el fluido es observó. Si el líquido se eleva a una altura de 160 mm, se escribe su indicador de presión de 160 mm H2O. (A) Exprese esta presión en pascales, en atmósferas, y en milímetros de mercurio. (B) A veces es necesario para determinar si un accidente víctima ha sufrido una vértebra aplastada que es el bloqueo el flujo del líquido cefalorraquídeo de la columna vertebral. En otros casos, un médico puede sospechar de un tumor o de otro tipo el crecimiento es el bloqueo de la columna vertebral y el flujo de la inhibición de líquido cefalorraquídeo. Tales condiciones pueden ser investigados por medio de la prueba Queckensted. En este procedimiento, el las venas en el cuello del paciente se comprimen, para que el aumento de la presión sanguínea en el cerebro. El aumento de la presión en los vasos sanguíneos se transmite a la cefalorraquídeo líquido. ¿Cuál sería el efecto normal de la altura de el líquido en la punción lumbar? (C) Supongamos que la compresión las venas no tuvo efecto sobre el nivel del líquido. ¿Qué podría explicar

para esto? A1 (A) A2 Mercurio A2 A1 h Agua (B) Figura P14.18 19. La presión atmosférica normal es 1.013 "105 Pa. El enfoque de una tormenta hace que la altura de un barómetro de mercurio pasar por 20,0 mm de la altura normal. ¿Qué es la presión atmosférica? (La densidad del mercurio es 13,59 g / cm 3.) 20. Un tubo en U de la superficie uniforme de sección transversal, abierto a la atmósfera, está parcialmente lleno de mercurio. El agua es entonces vierte en ambos brazos. Si la configuración de equilibrio de el tubo es como se muestra en la figura P14.20, con h2! 1,00 cm, determinar el valor de h1. h2 h1 Agua Mercurio Figura P14.20 21. El cerebro humano y la médula espinal están inmersos en el líquido cefalorraquídeo. El líquido normalmente es continua entre las cavidades del cráneo y la columna vertebral. Normalmente se ejerce una Figura P14.21 Sección 14.4 Fuerzas de flotación y de Arquímedes Principio 22. (A) Un globo de luz se llena con 400 m3 de helio. A 0 ° C, el globo puede elevar una carga útil de lo que la masa? (B) ¿Qué pasa si? En la Tabla 14.1, observamos que la densidad del hidrógeno es casi la mitad de la densidad del helio. ¿Qué carga puede el globo levante si se llena con hidrógeno? Una pelota de ping-pong tiene un diámetro de 3,80 cm y el promedio densidad de 0,084 g / cm 3 0. ¿Qué fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua? 24. Una losa de espuma de poliestireno ha h espesor y densidad $ s. Cuando un nadador de masa m descansa sobre ella, la losa flota en agua dulce

agua con su parte superior en el mismo nivel que la superficie del agua. Encuentra el área de la losa. 25. Una pieza de aluminio con una masa de 1,00 kg y la densidad 2 700 kg / m 3 es suspendido de una cadena y luego completamente sumergido en un recipiente con agua (figura P14.25). Calcular la tensión de la cuerda (a) antes y (b) después de el metal se encuentra inmersa. 23. Problemas 443 26. El peso de un bloque rectangular de material de baja densidad es 15.0 N. Con una cuerda delgada, el centro de la parte inferior horizontal cara de los bloques está ligada a la parte inferior de un vaso de precipitados parcialmente lleno con agua. Al 25,0% del volumen del bloque se sumerge, la tensión de la cuerda es de 10.0 N. (A) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para el bloque, que muestra todos los fuerzas que actúan sobre él. (B) Hallar la fuerza de empuje sobre el bloque. (C) de aceite de densidad 800 kg/m3 está constantemente agregó en el vaso, formando una capa sobre el agua y sus alrededores el bloque. El aceite ejerce fuerzas sobre cada uno de los cuatro paredes laterales del bloque que los toques de aceite. ¿Cuáles son las direcciones de estas fuerzas? (D) ¿Qué sucede con la tensión de las cuerdas como el aceite, se añade? Explicar cómo el aceite ha este efecto sobre la tensión de las cuerdas. (E) La cadena se rompe cuando su tensión alcanza 60.0 N. En este momento, el 25,0% de volumen del bloque está aún por debajo de la línea de agua, lo más fracción del volumen del bloque está por debajo de la superficie superior del petróleo? (F) Después de que la cuerda se rompe, el bloque viene a una nueva posición de equilibrio en el vaso. Actualmente se encuentra en único contacto con el aceite. ¿Qué fracción del volumen del bloque se sumerge? 27. Un bloque de 10.0 kg de metal medir 12,0 cm "10,0 cm" 10.0 cm está suspendida de una escala y se sumergió en el agua como en la figura P14.25b. La dimensión de 12.0 cm vertical, y la parte superior del bloque es de 5.00 cm por debajo de la superficie de el agua. (A) ¿Cuáles son las fuerzas que actúan en la parte superior y en la parte inferior del bloque? (Tome P0! 1.013 0 "105 N/m2.) (B) ¿Cuál es la lectura de la balanza de resorte? (C) Demostrar que la fuerza de empuje es igual a la diferencia entre las fuerzas en la parte superior e inferior del bloque. 28. Para un orden de magnitud, la cantidad de helio globos de juguete estaría obligado a levantar? Como el helio es un

recurso insustituible, desarrollar una respuesta teórica y no que una respuesta experimental. En su estado de solución de lo que cantidades físicas de tomar los datos y los valores que medir o estimar para ellos. Un cubo de madera que tiene una dimensión de 20,0 cm del borde y una densidad de 650 kg/m3 flota en el agua. (A) ¿Cuál es la distancia de la superficie horizontal superior del cubo a la del nivel del agua? (B) ¿Qué peso de plomo que tiene que ser colocado en parte superior del cubo de modo que su parte superior está a la altura del agua? 29. 30. Una bola esférica de aluminio de la masa de 1,26 kg contiene un cavidad esférica vacía que es concéntrico con el balón. La bola apenas flota en el agua. Calcular (a) el radio exterior de la pelota y (b) el radio de la cavidad. 31. Determinación de la densidad de un líquido tiene numerosas e importantes aplicaciones. Una batería de automóvil contiene ácido sulfúrico, para lo cual la densidad es una medida de la concentración. Para que la batería funcionar correctamente, la densidad debe estar dentro de un rango especificado por el fabricante. Del mismo modo, la eficacia de anticongelante en el refrigerante del motor de su automóvil depende de la densidad de la mezcla (por lo general glicol de etileno y agua). Cuando donar sangre a un banco de sangre, su proyección incluye la determinación de la densidad de la sangre, ya que una mayor densidad se correlaciona con el contenido de hemoglobina superior. Un hidrómetro es un instrumento utilizado para determinar la densidad del líquido. Un simple uno se esquematiza en la figura P14.31. El bulbo de una jeringa apretado y soltado para que la atmósfera levantar una muestra de el líquido de interés en un tubo que contiene una barra calibrada de densidad conocida. La varilla, de longitud L y densidad media $ 0, flota parcialmente sumergido en el líquido de densidad $. Un h longitud de la varilla sobresale por encima de la superficie del líquido. Demostrar que la densidad del líquido está dada por $! $ 0L L & H (A) T2 B (B) Mg T1

Mg Escala Figura P14.25 Problemas 25 y 27 L 96 98 102 104 100 96 98 100 102 104 h Figura P14.31 Problemas 31 y 32 32. Remítase al problema 31 y la figura P14.31. Un hidrómetro es que se construirá con una barra flotante cilíndrica. Nueve marcas fiduciarias se colocarán a lo largo de la barra para indicar densidad de 0,98 g/cm3, 1,00 g / cm 3 a 1,02 g/cm3, 1,04 g / cm 3,. . . 1,14 g / cm 3. La fila de las marcas es comenzar 0.200 cm del extremo superior de la barra y al final 1.80 cm desde el extremo superior. (A) ¿Cuál es la longitud requerida de la la barra? (B) ¿Cuál debe ser su densidad media? (C) En caso de las marcas igualmente espaciadas? Explique su respuesta. ¿Cuántos metros cúbicos de helio son necesarias para levantar un globo con una carga útil de 400 kg a una altura de 8 000 m? (Tome $ Él! 0.180 kg / m 3.) Suponga que el globo mantiene un 33. 444 C R HAPTE 14 • Mecánica de Fluidos volumen constante y que la densidad del aire disminuye con la altitud z de acuerdo con la expresión $ aire! $ 0e & z / 8 000, donde z está en metros y $ 0! 1,25 kg / m 3 es la densidad de de aire a nivel del mar. 34. Una rana en una vaina hemisférica (Fig. P14.34) sólo flota sin hundirse en un mar de lodo azul-verde con una densidad 1,35 g / cm 3. Si la vaina tiene un radio de 6.00 cm y despreciable masa, lo que es la masa de la rana? con una boquilla de 2,20 cm de diámetro. Un tapón de goma se inserta en la boquilla. El nivel del agua en el tanque se mantiene 7,50 m por encima de la boquilla. (A) Calcular la fuerza de fricción

ejercida por la boquilla en el tapón. (B) El tapón se retira. ¿Qué masa de las corrientes de agua de la boquilla en 2.00 h? (C) Calcular la presión manométrica del fluido agua en la manguera justo detrás de la boquilla. El agua fluye a través de una manguera de diámetro 6,35 cm a una tasa de 0,0120 m3 / s. La manguera termina en una boquilla de interior diámetro de 2,20 cm. ¿Cuál es la velocidad con la que el agua sale de la boquilla? 42. El agua cae en un pantano de altura h con una tasa de flujo de masa de R, en unidades de kg / s. (A) Demostrar que la potencia disponible de el agua es donde g es la aceleración de caída libre. (B) Cada hidroeléctrica unidad en la presa Grand Coulee toma en agua a una tasa de 8.50 "105 kg / s desde una altura de 87,0 m. La potencia desarrollada por el agua que cae se convierte en energía eléctrica con una eficiencia del 85,0%. ¿Cuánta energía eléctrica se producida por cada unidad hidroeléctrica? 43. Figura P14.43 muestra una corriente de agua en el flujo constante de un grifo de cocina. En el grifo del diámetro de la corriente es 0,960 cm. La corriente se llena un recipiente de 125 cm3 en 16,3 s. Hallar el diámetro de la corriente de 13,0 cm por debajo de la apertura de la llave. ! ! RGH 41. Figura P14.34 Una esfera de plástico flota en el agua con un 50,0 por ciento de su volumen sumergido. Esta misma esfera flota en glicerina con 40.0 por ciento de su volumen sumergido. Determinar las densidades de la glicerina y la esfera. 36. Un batisfera utilizados para la exploración de aguas profundas tiene un radio de 1.50 metros y una masa de 1.20 "104 kg. Para bucear, este submarino lleva en la masa en forma de agua de mar. Determinar la cantidad de masa que el submarino debe asumir si se quiere bajar a una velocidad constante de 1.20 m / s, cuando la resistencia vigor es de 1 100 N en dirección hacia arriba. La densidad de agua de mar es de 1,03 "103 kg/m3. 37. Los Estados Unidos poseen los ocho buques de guerra más grande en los portaaviones del mundo de la clase Nimitz y es la construcción de dos más. Supongamos que una de las naves sacudidas hasta flotador 11,0 cm más alto en el agua cuando 50 combatientes despegue de ella en 25 minutos, en un lugar donde la aceleración de caída libre

es 9.78 m/s2. Erizado de bombas y misiles, el aviones tienen una masa promedio de 29 000 kg. Encuentra la horizontal zona delimitada por la línea de flotación de la nave de $ 4 millones. Por comparación, su cubierta de vuelo tiene un área de 18 000 m2. A continuación las cubiertas son cientos los pasillos de metros de largo, tan estrecho que dos hombres grandes no pueden pasar unos a otros. Sección 14.5 Dinámica de Fluidos La ecuación de Bernoulli la Sección 14.6 38. Un tubo horizontal de 10,0 cm de diámetro tiene una reducción suave a una tubería de 5,00 cm de diámetro. Si la presión de la agua en la tubería más grande es de 8.00 "104 Pa y la presión en la tubería más pequeña es de 6.00 "104 Pa, ¿a qué tasa se flujo de agua por las tuberías? Un tanque de almacenamiento grande, abierta en la parte superior y lleno de agua, desarrolla un pequeño agujero en el lado en el punto 16.0 m por debajo el nivel del agua. Si la velocidad del flujo de la fuga es igual a 2.50 "10 y 3 m3/min, determine (a) la velocidad a la que el agua sale del agujero y (b) el diámetro del agujero. 40. Un pueblo mantiene un tanque grande con una tapa abierta, con un contenido agua para emergencias. El agua puede salir del tanque a través de una manguera de diámetro 6,60 cm. Los extremos de la manguera 39. 35. Figura P14.43 44. Un niño holandés legendario salvó Holanda por tapar un agujero en un dique con el dedo, que es de 1.20 cm de diámetro. Si el agujero fue de 2,00 m por debajo de la superficie del Mar del Norte (densidad 1 030 kg / m 3), (a) lo que fue la fuerza en el dedo? (B) si sacó el dedo por el agujero, ¿cuánto tiempo tardan las agua liberada para llenar un acre de tierra a una profundidad de 1 m, suponiendo el agujero se mantuvo constante en el tamaño? (Una típica familia de EE.UU. de los cuatro usos de acres-pies de agua 1, 1 234 m3, en un año.) 45. A través de una tubería de 15,0 cm de diámetro, el agua es bombeada desde el río Colorado hasta Grand Canyon Village, ubicado en el borde del cañón. El río está a una altura de 564 m, y el pueblo está a una altitud de 2 096 m.

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(A) ¿Cuál es la presión mínima a la que el agua debe ser bombeado si es llegar a la aldea? (B) En caso de 4 500 m3 se bombea por día, lo que es la velocidad del agua en la

tubo? (C) ¿Qué presión adicional es necesaria para ofrecer este flujo? Nota: Suponga que la aceleración de caída libre y la densidad del aire son constantes en este rango de elevaciones. 46. Géiser Old Faithful en Yellowstone Park (Fig. P14.46) entra en erupción a intervalos de aproximadamente 1 h, y la altura del agua columna llega a 40,0 m. (A) Modelo de la corriente aumentando a medida que una serie de gotas separadas. Analizar el movimiento de caída libre de uno de las gotas para determinar la velocidad a la que el agua sale el suelo. (B) ¿Qué pasa si? Modelo de la corriente de aumento como un ideal líquido en agilizar el flujo. Utilice la ecuación de Bernoulli para determinar la velocidad del agua, ya que deja el nivel del suelo. (C) ¿Cuál es la presión (superior a la atmosférica) en la calefacción cámara subterránea si su profundidad es de 175 m? Usted puede asumir que la cámara es grande en comparación con el géiser de ventilación. 50. Un avión de crucero a una altitud de 10 km. La presión fuera de la nave es 0.287 atm, dentro de la cabina la presión es de 1.00 atm y la temperatura es de 20 ° C. Una pequeña fuga se produce en uno de los sellos en la ventana de pasajeros compartimiento. Modelo el aire como un fluido ideal para encontrar el velocidad de la corriente de aire que fluye a través de la fuga. 51. Un sifón es usado para drenar el agua de un tanque, como se ilustra en Figura P14.51. El sifón tiene un diámetro uniforme. Asumir constante flujo sin fricción. (A) Si la distancia h! 1,00 m, encontrar la velocidad de salida al final del sifón. (B) ¿Qué pasa si? ¿Cuál es la limitación de la altura de la parte superior del sifón por encima de la superficie del agua? (Para el flujo de la líquido a ser continua, la presión no debe caer por debajo la presión de vapor del líquido.) Figura P14.46 Mercurio veros Un ! H Figura P14.49 v h y # Figura P14.51 47. Un tubo de Venturi puede utilizarse como un medidor de flujo de fluidos (ver fig. 14.20). Si la diferencia de presión P1 y P2! 21.0 kPa,

encontrar la tasa de flujo de fluido en metros cúbicos por segundo, teniendo en cuenta que el radio del tubo de salida es de 1.00 cm, la radio del tubo de entrada es de 2.00 cm, y el líquido es la gasolina ($! 700 kg/m3). Sección 14.7 Otras aplicaciones de la Dinámica de Fluidos 48. Un avión tiene una masa de 1.60 "104 kg, y cada ala Tiene una superficie de 40,0 m2. Durante el vuelo nivelado, la presión sobre la superficie inferior del ala es de 7.00 "104 Pa. Determine el presión sobre la superficie del ala superior. 49. Un tubo de Pitot se puede utilizar para determinar la velocidad del aire flujo midiendo la diferencia entre la presión total y la presión estática (Fig. P14.49). Si el fluido en el tubo es mercurio, la densidad de $ Hg! 13 600 kg / m 3, y «H! 5.00 cm, encuentre la velocidad de flujo de aire. (Suponga que la el aire está estancado en el punto A, y tomar $ aire! 1,25 kg / m 3.) 52. El efecto Bernoulli puede tener consecuencias importantes para el diseño de los edificios. Por ejemplo, el viento puede soplar alrededor de un rascacielos a una velocidad muy alta, la creación de baja presión. La presión atmosférica más alta en la quietud aire en el interior de los edificios puede causar ventanas para salir. Como originalmente construidos, el edificio John Hancock en Boston estallar vidrios de las ventanas, que cayeron muchas historias que la acera. (A) Supongamos que un viento horizontal golpes en el flujo laminar con una velocidad de 11,2 m / s frente a un panel de vidrio de gran placa de dimensiones 4,00 m "1,50 m. Suponga que la densidad del aire a ser uniforme a 1,30 kg / m 3. El aire en el interior del edificio está en la presión atmosférica. ¿Cuál es la fuerza total ejercida por el aire en el cristal de la ventana? (B) ¿Qué pasa si? Si un rascacielos segundo es construido cerca, el aire velocidad puede ser especialmente alto cuando el viento pasa a través de la separación estrecha entre los edificios. Resolver parte (A) de nuevo, si la velocidad del viento es de 22,4 m / s, el doble. 53. Una jeringa hipodérmica contiene un medicamento con la densidad de agua (figura P14.53). El barril de la jeringa tiene una Sección transversal A! 2.50 "10 y 5 m2, y cuenta con la aguja un área de la sección uno! 1.00 "10 y 8 m2. En la ausencia de una fuerza sobre el émbolo, la presión en todos lados es de 1 atm. Un la fuerza F, de magnitud 2,00 N actúa sobre el émbolo, lo que hace medicina chorro horizontal de la aguja. Determinar la velocidad de la medicina, ya que deja la punta de la aguja. Stan Osolinski / Asociados Dembinsky Foto

Un una F v Figura P14.53 446 C HAPTE R 14 • Mecánica de Fluidos Problemas adicionales 54. Figura P14.54 muestra un tanque de agua con una válvula en la parte inferior. Si esta válvula se abre, ¿cuál es la altura máxima alcanzado por la corriente de agua que sale del lado derecho del tanque? Suponga que h! 10.0 m, L! 2,00 m, y *! 30.0 °, y que el área de la sección A es muy grande en comparación con el de B. El verdadero peso de un objeto puede ser medida en el vacío, donde las fuerzas de flotación están ausentes. Un objeto de volumen V se pesa en el aire en un equilibrio con el uso de pesos de la densidad de $. Si la densidad del aire es de $ aire y el equilibrio lee Fg +, muestran que el verdadero peso Fg es 58. Una espiga de madera tiene un diámetro de 1,20 cm. Flota en el agua con 0.400 cm de su diámetro por encima del agua (Fig. P14.58). Determinar la densidad de la espiga. Fg! Fg +% "V & Fg + $ G # $ AirG 57. $ Un h Válvula L B Figura P14.54 Él h Figura P14.55 0.500 m v Figura P14.56 0.400 cm 0.800 cm k k (A) (b) L Figura P14.59

55. Un globo lleno de helio está ligado a una de 2.00 m de largo, 0.050 de 0 kg cadena de uniforme. El globo es esférico con un radio de 0.400 m. Cuando se libera, se levanta una longitud h de la cadena y a continuación, permanece en equilibrio, como en la figura P14.55. Determinar el valor de h. La dotación del globo tiene una masa 0,250 kg. Figura P14.58 59. Un resorte ligero de constante k! 90,0 N / m se adjunta verticalmente a una tabla (fig. P14.59a). Un globo de 2.00 g es lleno de helio (densidad! 0,180 kg/m3) a un volumen de 5,00 m3 y se conecta a la fuente, haciendo que se tramo como en la figura P14.59b. Determinar la distancia de extensión L cuando el balón está en equilibrio.

56. El agua es forzado a salir de un extintor de fuego por la presión del aire, como se muestra en la figura P14.56. ¿Cuánto indicador de presión de aire en el depósito (por encima de la atmósfera) es necesaria para el agua chorro de tener una velocidad de 30.0 m / s cuando el nivel del agua en la depósito es de 0.500 m por debajo de la boquilla?

60. Evangelista Torricelli fue la primera persona en darse cuenta de que nos viven en el fondo de un océano de aire. Él supuso correctamente que la presión de nuestra atmósfera es atribuible a la peso del aire. La densidad del aire a 0 ° C a las de la Tierra superficie es de 1,29 kg / m 3. La densidad disminuye con el aumento altitud (como la atmósfera se adelgaza). Por otra parte, si suponemos que la densidad es constante de 1,29 kg / m 3 hasta en cierta altura h, y cero por encima de esa altura, entonces h que representan la profundidad del océano de aire. Utilice este modelo para determinar el valor de h que proporciona una presión de 1.00 atm en la superficie de la Tierra. ¿El pico de Problemas 447 Monte Everest por encima de la superficie de ese ambiente? problema de Revisión. Con referencia a la figura 14.5, se muestran que el par total ejercida por el agua detrás del dique alrededor de un eje horizontal que pasa por O es. Demuestre que la línea de acción eficaz de la fuerza total ejercida por el el agua está a una distancia por encima de O.

62. En cerca de 1657 Otto von Guericke, inventor del aire bomba, evacuado en una esfera de dos hemisferios de bronce.

Dos equipos de ocho caballos cada uno puede tirar de la hemisferios separados sólo en algunas pruebas, y luego "con mayor dificultad, "con el sonido resultante comparado con un cañones de disparo (Fig. P14.62). (A) Demostrar que la fuerza F necesaria para tirar de los hemisferios evacuados aparte es # R2 (P0 y P), donde R es el radio de los hemisferios y P es la presión dentro de los hemisferios, que es mucho menos de P0. (B) Determine la fuerza si P! 0.100P0 y R! 0.300 m. 13 H 16 $ GwH3 61.

63. Un vaso de precipitados de 1.00 kg que contiene 2,00 kg de aceite (densidad! 916,0 kg / m 3) se basa en una escala. Un bloque de 2.00 kg de hierro suspendida de un dinamómetro y se sumerge por completo en el aceite como en la figura P14.63. Determinar la lecturas de equilibrio de ambas escalas. 64. Un vaso de precipitados de mbeaker masa que contiene aceite de mohel masa (Densidad! $ Petróleo) se basa en una escala. Un bloque de hierro de la masa F R P F P0 Figura P14.62 El grabado de color, de 1672, ilustra Otto von Guericke demostración de la fuerza debida a la presión del aire tal como se realizó ante el emperador Fernando III en 1657. Figura P14.63 Problemas 63 y 64 Mirón es suspendida de un dinamómetro y completamente sumergidos en el aceite como en la figura P14.63. Determinar la lecturas de equilibrio de ambas escalas. En 1983, los Estados Unidos comenzó a acuñar la pieza ciento a cabo de zinc con revestimiento de cobre en lugar de cobre puro. La masa de el centavo de cobre de edad es 3.083 g, mientras que la de la nueva ciento es 2,517 g. Calcular el porcentaje de zinc (en volumen) en el siglo nuevo. La densidad del cobre es 8,960 g/cm3 y la de zinc es 7,133 g/cm3. Las monedas nuevas y viejas tienen la mismo volumen. 66. Una delgada capa esférica de masa 4.00 kg y diámetro de 0.200 m

está lleno de helio (densidad! 0,180 kg/m3). A continuación se suelta desde el reposo en el fondo de un charco de agua que es de 4.00 m de profundidad. (A) Despreciando los rozamientos, muestran que la cáscara se levanta con una aceleración constante y determinar la valor de la aceleración. (B) ¿Cuánto tiempo tomará para que la parte superior de la cáscara para llegar a la superficie del agua?

67. problema de Revisión. Un disco uniforme de masa de 10,0 kg y el radio 0.250 m gira a 300 rev / min en el eje de baja fricción. Es deben ser sometidos a una parada en 1.00 minutos en una pastilla de freno que entra en contacto con el disco a una distancia promedio de 0.220 m desde el eje. El coeficiente de fricción entre la almohadilla y el disco es de 0.500. Un pistón de un cilindro de diámetro de 5.00 cm presiona la pastilla de freno contra el disco. Encuentra la presión necesarios para el líquido de frenos en el cilindro. 68. Demostrar que la variación de la presión atmosférica con la altitud está dada por P! P0e y, y, en el que,! $ 0g/P0, P0 es la atmósfera presión y en algún nivel de referencia! 0 y $ 0 es el la densidad atmosférica a este nivel. Suponga que la disminución en la presión atmosférica sobre un cambio infinitesimal en la altitud (De modo que la densidad es aproximadamente uniforme) es propuesta por DP! & $ Dy g, y que la densidad del aire es proporcional a la presión.

69. Un fluido incompresible, no viscoso está inicialmente en reposo en la parte vertical de la tubería se muestra en la Figura P14.69a, donde L! 2.00 m. Cuando la válvula se abre, el líquido desemboca en la sección horizontal de la tubería. ¿Cuál es la velocidad del fluido cuando toda ella está en la sección horizontal, como en la figura P14.69b? Suponga que el área de la sección de toda la tubería es constante.

65. La colección de Granger 448 C R HAPTE 14 • Mecánica de Fluidos masas diferentes (Fig. P14.73). A temperaturas suficientemente bajas todas las esferas flotar, pero a medida que aumenta la temperatura, las esferas fregadero, uno tras otro. El dispositivo es un crudo pero interesante herramienta para medir la temperatura. Supongamos que el tubo es lleno de alcohol etílico, cuya densidad es 0,789 g/cm3 a 45 20.0 ° C y disminuye a 0,780 g/cm3 a 97 30.0 ° C. (A) Si un

de las esferas tiene un radio de 1.000 cm y se encuentra en equilibrio hasta la mitad del tubo a 20.0 ° C, determinar su masa. (B) Cuando el aumento de la temperatura a 30,0 ° C, ¿qué masa tiene un segundo esfera del mismo radio que el fin de estar en equilibrio a mitad de camino? (C) A 30.0 ° C, la primera esfera se ha caído al fondo del tubo. ¿Qué hace la fuerza hacia arriba parte inferior del tubo de ejercer en este ámbito? Válvula cerrada L (A) Válvula abierto L v (B) Figura P14.69 P0 Agua (A) (b) (c) h L Petróleo L v Escudo Figura P14.71 Figura P14.73

70. Un cubo de hielo cuyas aristas miden 20,0 mm está flotando en un vaso de agua helada con una de sus caras paralela a la del agua superficie. (A) ¿A qué distancia por debajo de la superficie del agua es la parte inferior cara del bloque? (B) el alcohol etílico de hielo frío es ligeramente vierte sobre la superficie del agua para formar una capa de 5,00 mm de espesor por encima del agua. El alcohol no se mezcla con el agua. Cuando el cubo de hielo de nuevo en equilibrio hidrostático, ¿cuál será la distancia desde la superficie del agua hasta el fondo cara del bloque? (C) el alcohol etílico frío adicional es vierte sobre la superficie del agua hasta que la superficie superior de la alcohol coincide con la superficie superior del cubo de hielo (en hidrostática equilibrio). ¿Qué tan gruesa es la capa requiere de alcohol etílico?

71. Un tubo en U abierto en ambos extremos se llena parcialmente con de agua (fig. P14.71a). Aceite que tiene una densidad de 750 kg / m 3 es entonces se vierte en el brazo derecho y forma una columna L! 5,00 cm de alto (Fig. P14.71b). (A) Determinar la diferencia h en las alturas de las dos superficies líquidas. (B) El el brazo derecho es protegido de cualquier movimiento de aire mientras que el aire es soplado en la parte superior del brazo izquierdo hasta que las superficies de los dos líquidos están a la misma altura (fig. P14.71c). Determinar la velocidad del aire que es soplado a través de la izquierda brazo. Tome la densidad del aire 1.29 kg / m 3. 72. El suministro de agua de un edificio se alimenta a través de una tubería principal 6,00 cm de diámetro. Una llave de agua de 2.00 cm de diámetro del grifo, que se encuentra 2,00 m por encima de la tubería principal, se observa para llenar una de 25.0 L contenedor en 30,0 s. (A) ¿Cuál es la velocidad a la que el agua sale del grifo? (B) ¿Cuál es la presión relativa en el tubería principal de 6 cm? (Suponga que el grifo es la única "fugas" en del edificio.) 73. El espíritu en el termómetro de vidrio, inventado en Florencia, Italia, alrededor de 1654, consiste en un tubo de líquido (el espíritu) que contiene una serie de esferas de vidrio sumergido con un poco dife- 74. Una mujer está drenando su tanque de peces al desviar el agua en un drenaje al aire libre, como se muestra en la figura P14.74. De planta rectangular tanque tiene un área de huella de una y la profundidad h. El drenaje es situado a una distancia d por debajo de la superficie del agua en la tanque, donde d)) h. La sección transversal del sifón tubo es de A +. Modelo como el agua que fluye sin fricción. (A) Demostrar que el intervalo de tiempo necesario para vaciar el depósito es propuesta por (B) Evaluar el intervalo de tiempo necesario para vaciar el tanque si se trata de un cubo de 0.500 m en cada borde, si A +! 2,00 cm2, y d! 10,0 m. 'T! ¡Ah! A + "2GD Cortesía de Maier Jeanne Problemas 449 h d Figura P14.74

Figura P14.75 75. El casco de un barco experimental es que se levante por encima de la agua por un hidroplano montado por debajo de su quilla, como se muestra en Figura P14.75. El aerodeslizador tiene una forma como la de un avión de ala. Su área proyectada sobre una superficie horizontal es A. Cuando se remolca el barco a una velocidad lo suficientemente alta, el agua de la densidad de $ se mueve en flujo laminar, para que su promedio velocidad en la parte superior del hidroplano es n veces más grande que su velocidad vb por debajo del hidroplano. (A) Despreciando la boyante la fuerza, muestran que la fuerza de sustentación hacia arriba ejercida por el agua en el aerodeslizador tiene una magnitud dada por (B) El barco tiene una masa M. Demostrar que la velocidad de despegue es propuesta por (C) Suponga que un barco de 800 kg es levantar a las 9.50 m / s. Evaluar el área se encuentra un archivo para el hidroplano si su diseño rendimientos n! 1.05. % V "2Mg (N2 + 1) $ F 12% (N2 + 1) $ vb 2A Respuesta a cuestionarios rápida 14.1 (a). Debido a que el peso del jugador de baloncesto se distribuye sobre el área de mayor superficie de la zapata, la presión (F / A) que se aplica es relativamente pequeño. De la mujer menor peso se distribuye en la pequeña sección transversal zona del talón, punta, por lo que la presión es alta. 14.2 (a). Debido a que los líquidos tienen la misma profundidad, el que tiene la densidad más pequeña (alcohol) que ejercen la presión más pequeña. 14.3 (c). Todos los barómetros tendrá la misma presión en la parte inferior de la columna de la presión del líquido a la atmosférica. Por lo tanto, el barómetro de la columna más alta será la con el líquido de menor densidad. 14.4 (d). Porque no hay atmósfera en la Luna, no hay presión atmosférica para proporcionar una fuerza para empujar la agua hasta la paja. 14.5 (b). Para un objeto totalmente sumergido, la fuerza de empuje no depende de la profundidad en un fluido incompresible. 14.6 (c). El cubo de hielo se desplaza un volumen de agua que tiene un peso igual a la del cubo de hielo. Cuando el cubo de hielo se derrite, se convierte en una masa de agua con el mismo peso

y exactamente el volumen que fue desplazada por el cubo de hielo antes. 14.7 (b) o (c). En los tres casos, el peso del cofre del tesoro produce una fuerza hacia abajo en la balsa que lo hace caer en el agua. En (b) y (c), sin embargo, también el cofre del tesoro desplaza el agua, que proporciona una fuerza de empuje hacia arriba en el dirección, lo que reduce el efecto del peso del pecho de. 14.8 (b). El líquido se mueve a la velocidad más alta en la paja con la menor área de corte transversal. 14.9 (a). El aire de alta velocidad entre los resultados de globos en baja presión en esta región. La mayor presión en el exterior superficies de los globos de los empuja hacia los demás.