NO ME SALEN
   (EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC)
   FLUIDOS - HIDROSTÁTICA

 

desesperado

 

 

 

 

FIS H9 - El tubo en forma de U mostrado en la figura contiene tres líquidos inmiscibles A, B y C. Si las densidades de A y C son 500 y 300 kg/m³, respectivamente, calcular la densidad del líquido B.

Datos: Δh1 = 15 cm; Δh2 = 9 cm; d = 1 cm

Fluídos - Ricardo Cabrera

Una variante apenas un poquito más complicada de lo que ocurre en un tubo en U. El principio es el mismo, lógicamente, y el modo de resolverlo también.

Cada vez que toman contacto dos fluidos en una superficie de separación, tienen la misma presión (lógicamente, si están en equilibrio, como es el caso). Y no te olvides que el contacto con la atmósfera (otro fluido) conlleva también la misma presión.

 

 


 

prsup A =  prsup C

prinf A =  prinf B

prsup B =  prinf C

Ahora mirá la línea punteada horizontal inferior, esa que pasa por la separación entre los líquidos A y B. Esa línea imaginaria corta la columna de la izquierda y determina el mismo nivel en ambas. Todo lo que hay abajo de ese nivel es un único fluido (en el caso de este ejercicio: en B). Por lo tanto la presión en esos dos lugares son iguales, te lo asegura esta conclusión inmediata del principio general de la hidrostática:

Fluídos - Ricardo Cabrera
   

 

Todos los puntos que se hallen a una misma profundidad o a un mismo nivel dentro de un mismo fluido se hallan a la misma presión.

Algebraicamente:

prinf A =  prinf B

Ahora, si comparamos las diferencias de presión en el tramo superior de cada rama nos queda hasta la línea punteada (algebraicamente hacelo vos):

ΔprA = ΔprC + ΔprB

Apliquemos con más detalle el principio general de la hidrostática en ambas columnas. Te recuerdo lo que:

La diferencia de presión entre dos puntos cualesquiera de un mismo fluido es igual al producto de su densidad por la aceleración de la gravedad por la diferencia de profundidad entre esos dos puntos.

Entonces, tenemos:

ρA  g Δh1 = ρC  g ΔhC + ρB  g ΔhB

ΔhB no es dato del enunciado, pero se puede averiguar con las medidas que aporta (hacé vos la cuenta). ΔhB = 5 cm.

Ahora sí, despejamos la densidad de la ecuación anterior (cancelá g), metemos los datos y calculamos.

ρA Δh1 = ρC ΔhC + ρB ΔhB

ρB =  (500 kg/m3 15 cm300 kg/m3 9 cm ) / 5 cm

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ : densidad

 

ρB = 960 kg/m3 

 
   

 

   

DESAFÍO: ¿Qué ocurriría si el tubo en U se inclina 80 grados hacia la izquierda?

  Fluídos - Ricardo Cabrera
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