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

 

desesperado

 

 

 

 

FIS H8 - En el tubo en U abierto como se muestra en la figura, hay dos líquidos inmiscibles de densidad ρ1 y ρ2. Si h1= 2 cm y h2 = 3 cm y el líquido de la rama izquierda es agua, ¿cuánto vale ρ2?

 

Fluídos - Ricardo Cabrera

Ejercicio sencillo si los hay. Disculpá que parezca insistente pero voy a ser lo más detallista que pueda, como si vos no supieses nada de lo que ocurre en el tubo en U.

Mirá los niveles superiores (los meñiscos superiores, diría un químico) en ambas ramas. No te olvides que el tubo está abierto en ambas ramas, de modo que ambos líquidos están en contacto con la atmósfera y se hallarán sometidos a la misma presión, en este caso la presión atmosférica (aunque el valor de esa presión no interesa, lo que importa es que entiendas que es la misma en ambas superficies libres). Algebraicamente:

prSup1 =  prSup2

 

 


 

Ahora mirá la línea punteada horizontal inferior, esa que pasa por la separación entre los dos líquidos diferentes. 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: agua). Por lo tanto la presión en esos dos lugares son iguales, te lo asegura esta conclusión inmediata del principio general de la hidrostática:

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:

prInf1 =  prInf2

Fluídos - Ricardo Cabrera
   

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

Δpr1 =   Δpr2

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

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:

ρ1  g Δh1 = ρ2  g Δh2

ρ2 = Δh1 . ρ1 / Δh2

ρ2 = 2 cm . 1 g/cm3 / 3 cm

   
 

ρ2 = 0,67 g/cm3 

 
   

Habrás notado que utilicé el valor de la densidad del agua como dato, aunque no fuera dado en el enunciado. Si no sos capaz de adoptar la misma actitud... estás en problemas.

Hay quien, en lugar de utilizar ese valor y responder el valor final de la densidad buscada, responde el valor relativo con respecto a la densidad del agua que se utiliza como valor de referencia y no por casualidad vale 1. En ese caso, bastaría con que hubiésemos respondido: ρ2 = 0,66 ρ1. O mejor aún: ρ2 = 0,66 ρagua.

Por favor, no olvides nunca estos valores:

Peso específico del agua:

          γagua = 1 gf/cm3 = 1 gf/ml = 1 kgf/L = 1.000 kgf/m3 = 10.000 N/m3...

Densidad del agua:

          ρagua = 1 g/cm3 = 1 g/ml = 1 kg/L = 1.000 kg/m3...

   

DESAFÍO: ¿Qué ocurriría si el tubo en U se inclina 5 grados hacia la derecha?

  Fluídos - Ricardo Cabrera
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Se agradece a Francisco Tomás Bade por el envío de una errata. Última actualización jun-11. Buenos Aires, Argentina.