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Academia Preuniversitaria EXCELENTS
FÍSICA
Sesión Nº 01
PRINCIPIO DE ARQUIEDES
1.I NTRO RODUCCI ÓN: Cuando vamo mos a l a pl ay a yl l ev amo mos pel ot a, cas i si emp mpr e i nt ent amo mos sume mer gi r l a en el agua;alhace r l ol ent ame ment enot amo moscómo moel aguaseoponeanuest r oi nt ent o.Dur ant eest a experi enci asent i mosqueelaguai nt ent asacar al a pel ot af uer a de el l a,emp mpuj ándol a haci a
El cuerpo suspendi do y el r eci pi ent e vací o pesan 10 N y1N r es pect i vame ment e.Alsumer gi r elcuer po en elaguasu pesoser educea6N, obser vándoseq ueahor al abásc ul ama mar ca5N. Est as nuev as l ec t ur as nos per mi t en deduci r que:elcuer porec i beun emp mpuj ehaci a arr i ba de4N yell í qui dodesal oj adopesai gual ment e
ar r i ba. es una exper i enci a conoci da elve rflot arun bar c o o un gl obo aer ost át i co;e nt odos es t os
4N.Enconcl usi ón:
E P real Paparente =
−
cas os es t á si emp mpr e pr es ent e una f uer z a que pr ovi enedell í qui doodelgas,e sdeci rdeun flui do en ge ner al . La expl i cac i ón de es t e f enóme meno y e n par t i cul ar de l a f uer z a
E Peso líquidodesalojado =
i nvol ucr ada,sedebealsabi oAr quí medes.
2.PRI NCI CI PI O DE ARQ RQUÍMEDE DES
E D L . g . V s =
Elsabi o Ar quí medesque:t odo cuer po t ot alo par ci al me nt e sumer gi do en un flui do en equi l i bri o,experi ment a porpart edeést euna f ue r z ane t av e r t i c aldeaba j ohac i aar r i ba,al a quel l ama mar emo mosemp mpuj ecuyar ec t a de acc i ón pa sapo re lc e nt r o i dede lflui dode sa l o j a do . Par a det er mi nar elval ordelemp mpuj e( E)ut i l i z a r e mo mo se le j e mp mpl odel afig ur a .
Debemo mos r ec onoce r que es t as r el aci ones se han deduci do a par t i r de l ar el aci ón de l a f ór mul a 2, e n donde el pes o del l í qui do desal oj adosehasust i t ui doporunaexpr esi ón enf unci óndesudensi dadydesu vol umen,el mi smo moquecoi nci deconelv ol umensume mer gi do de lc ue r p o( Vs) . Simez cl amo mos var i os l í qui dosno mi sci bl esen un r eci pi ent e,alcabo deun t i emp mpo ést os se se par ar án, de modo que e l más denso se
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Academia Preuniversitaria EXCELENTS col oca en elf ondo, y sobr e élen or den de
Asi mi smo el peso del cuer po t ambi én es
de ns i dade sde c r e c i e nt e sl o so t r o sl í q ui do s .
equi l i brado pore lempuj edelflui do de modo
Cuent al a hi st or i a que elr ey Hi er on habí a
que:
dado una de t er mi nada mas a de or o a un or f ebr e para l a el abor aci ón de una cor ona.
Pes o=Empuj e→ VC = VS
Cuando f ue t er mi nada y ent r egada se so spe c haba que habí a si do adul t er ada co n
2. 3CUERPO EN EL FONDO
pl at a.Se encar gó l a sol uci ón de est e caso a
En es t e cas o l a de nsi dad del cuer po
Ar quí me des,per osi nquedañar al acor ona.Se
homogé neoesmay orque l adell í qui do.Dado
cuent a que una ve zali ngr es ara l osbaños
queelpesodelcuer poesmayorquel af uer za
públ i cos , Ar quí medes not ó que el agua
de empuj e,ést e se di r i ge haci a elf ondo del
r ebal saba amedi da quei nt r oducí a su cuer po
r e c i pi e nt eq uec ont i e neall í q ui do .As i mi s mose
e ne lag ua,l oquel epe r mi t i r í al ue gol l e g aral a sol uci ón
del pr obl ema. Emoc i onado
v er i ficaque:
y
o l v i dandov e s t i r s e ,s al i óc or r i e ndopo rl asc al l e sgr i t andoe ur e ka,q uee ng r i e g os i g ni fic a¡ l o descubrí ! .Cuandoi nt r oduci mosun cuer poen un l í qui do,és t epuedeadopt arl as si gui ent es
Pes o>Empuj e→ VC = VS Ene lc as o( c )del afig ur a ,s o l oe x i s t i r áe mpuj e siexi st el í qui do en l a base delbl oque;deno s e ra s í :E =0.
po s i c i o ne s :
2. 1FLOTANDO EN UN LÍ QUIDO Eli ceber gdel af ot oesuncasodeflot aci ón en dondesever i ficaquel adensi daddell í qui does mayo rque eldelcuer po flot ant ey ademásel pesodelcuer po esequi l i br ado porelempuj e delflui do.Elanál i si snosconducea afir mar NOTA:Par a un cuer po sumer gi do en var i os
que:
l í q ui do s;s ec umpl el os i g ui e nt e :
Pes o=Empuj e
VC >VS
2. 2SUMERGI DO EN EQUI LI BRI O Ene s t ecas ol ade ns i da dde ll í q ui doesi g ua la l del cuer po cuando és t e es homog éneo.
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!
Academia Preuniversitaria EXCELENTS ET = E1 + E2 + E3
5.Unapi edr apesaenelai r e80N ysumer gi da compl et ament eenelagua35N.Det er mi narl a densi daddel api edr a.
PRACTIQUE
A) 2, 1g/cm3 D)2, 4g/cm3
B)2, 2g/cm3 E)2, 5g/cm3
C)2, 3g/cm3
1.¿Cuant osnewt ons de empuj eexper i ment a uncuer poques es umer ge6. 10-3 m3 enagua?
6.Un bl oquede met alpesa200 N en elai r e, 180 N en el agua y 160 N en un flui do
A) 100N
B)120N
D)180N
E)200N
desconoci do.¿Cuáles l a densi dad delflui do
C)60N
desconoci doenkg/m3?
2. Un cuer po flot a en un l í qui do que l o sos t i enecon unaf uer z adeempuj ede40N.Si
A) 2. 103 D)5. 103
B)3. 103 E)6. 103
C)4. 103
sel esumer ge200cm3 más,elempuj eser í ade
7.Siunsubmar i not i eneunamasat ot alde
50N ¿c uánt oscm seencont r aba i ni ci al ment e
513t onel adas,¿cuánt osmet r oscúbi cosse
sumer gi do?
puedensumer gi rcuandoflot aenelmar ?
3
A)100cm D)700cm3
3
3
B)800cm E)500cm3
C)600cm
Densi daddelaguadelmares1, 03g/cm3. A)100 D)700
B)800 E)500
C)600
3.Laesf er ahuecamost r adade200kgy0, 2m 3 es t áat adaalf ondodeunt anquequecont i ene un l í qui do de densi dad 1500kg/m 3 ent onces, l at e ns i ó n( e nN)e nl ac ue r dae s : 8.El15% delv ol umendeun t r oncoquees t á A) 1000N B)1200N C)600N D)1080N E)2000N
flot ando en agua se e ncuent r a enci ma de l a super fici e delni veldell í qui do.¿Cuáles l a densi dad en kg/m3 de l a made r a que c ons t i t uy eelt r o nc o?
4.¿Quév ol umen( enm 3)poseeun cuer poque sumer gi do co mpl e t ament e en agua pr es ent a unapér di dadepes ode600N? A) 0, 05 D)0, 08
B)0, 06 E)0, 09
C)0, 07
A) 810
B)820
D)840
E)850
C)830
9.Dosesf er ashomogéneas« A»y« B» ,t i enenel mi smovo l umeny es t án uni daspormedi ode un pegament oes peci al .Col ocadasen aguase mant i enenenequi l i bri o.Cuandol asesf er asse
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Academia Preuniversitaria EXCELENTS despegan,l a esf er a« A» s ube y flot a con l a mi t addesu vol umenf uer adelagua,mi ent r as
A) 0, 6 D)0, 9
B)0, 7 E)1, 6
C)0, 8
quel aesf er a« B»sehundehast a elf ondodel r eci pi ent e.Det er mi nar l a densi dad en g/cm 3
15.De le j e r c i c i oant e r i or ,s epi dede t e r mi narl a
del ase s f e r a s« A»y« B»r e s pe c t i v ame nt e .
densi dad delcuer po siés t eemer gedelagua 20%.Dar l ar espues t aenkg/m3.
A) 0. 5y1. 5 D)1. 5y 3. 5
B)1. 5y2. 0 E)N. A
C)2. 5y3
A) 800 D)500
B)1000 E)1200
C)600
10. Det er mi nar l a densi dad del l í qui do, en g/cm3 enelqueun cuer posumer gi do5. 10-3m
16.Elcubo de 20 cm de ar i s t a flot a según
ex per i ment aunempuj ede75N
como sei ndi ca.¿Cuálesl a masa ( en kg)de di chocuerpo?
A)1, 4 D)1, 8
B)1, 5 E)1, 2
C)1, 6
11.Cuant oscm3 see ncuent r a sumer gi do un cuer poenunl í qui dode1, 2g/cm3 l adensi dad
A)18 B)12 C)10 D)8 E)6
parae xper i ment arunempuj ede96N
A) 3000 D)6000
B)4000 E)8000
C)5000
17.Enelsi st ema,eldi namómet r oi ndi ca40N. Sielbl oque t i ene una mas a de 10 kg y se encuent r a en equi l i bri o,cal cul ar elvol umen
12.Un cuer po pes a en elai r e80 N yen el
sumer gi do( enm3) .
agua60N cal cul arelempuj eenN A) 10 D)25
B)15 E)30
C)20
13.Un cuer po pes a en elai r e100 N yen el
A) 3. 10-3 B)4. 10-3 C)5. 10-3 D)6. 10-3 E)8. 10-3
agua40N det er mi narelvol umendelcuer poen m3 s ie s t át o t a l me nt es ume r g i do . A) 2. 10-3 D)8. 10-3
B)4. 10-3 E)9. 10-3
18.Unaboyade20kgy0, 08m3 devol umen,se C)6. 10-3
encuent r aat adaalf ondodeunl agopormedi o de una cuer da. ¿Qué t ensi ón ( en N) exper i ment al a cuer da sil a boya emer ge el
14.Sabi endo queelcuer po mos t r ado de 800
40% desut amaño?
kg se encuent r a en equi l i br i o se pi de det er mi narelv ol umenenm3sumer gi doenel agua
A) 680 B)240 C)180
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Academia Preuniversitaria EXCELENTS 1. ¿ Cuánt os m3 de ac ei t e se der r aman al
D)160 E)280
col oc ar un bl oque de 72 kg en una cube t a r e p l e t adee s t el í q ui do( 800kg/m3)yquedar ρ=
19.De le j e r c i c i o ant e r i o r ,s epi dede t e r mi nar ,
e ne qui l i br i o ?
¿quéval or( en kg)deber í at enercomomí ni mo l a
masa
de l a
bo ya
par a
hundi r se
A) 0. 08 D)0, 04
B)0. 09 E)N. A
C)0. 05
compl et ament eynor equer i rdel acuer dapara mant ener seenequi l i bri o?
2. Se dej a cae r una pi edr a de 4g/c m3 de densi dad en un r eci pi ent e con agua. ¿ Qué
A) 1 D)6
B)2 E)8
C)4
val or t i ene l a acel er aci ón ( en m/s2) que exper i ment a?
Un l adri l l o esi nt r oduci do a un ci l i ndr o cuyo f ondo t i ene un ár ea A = 100 cm2 . ¿Qué e mpuj e( e nN)e x pe r i me nt aell a dr i l l opo rpar t e
A) 7. 2 B)7. 3 C)7. 4 D)7. 5 E)N. A
delagua? 3.Semant i eneun cuer pode100gdemas ay
A) 1, 90 B)1, 95 C)1, 80 D)1, 85 E)1, 70
0, 8 g/cm3 dedensi dad dent r odelaguaa una pr of undi dad de 20m,t alcomo l oi ndi ca l a figur a.Sisel i ber a alcuer po,¿en quét i empo l l e g aal as upe r fi c i ede la gua ? A) 3 B)2 C)5 D)4 E)N. A 4. Un gl obo ae r os t át i co de 1800 kg se encuent r a suspendi do en elai r e.¿Quémasa en kgdel ast r esedebearr oj ardesu i nt er i or par a asce ndercon una acel er aci ón const ant e de2, 5m/s2?
REFOR%ANDO IS CAPACIDADES
A) 260 B)160 C)360 D)460 E)N. A
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Academia Preuniversitaria EXCELENTS 5.Sedeseamant enerun gl oboaer ost át i co( de 25 m3 devol umen yde120N depesodesu
obj e t ode10N depes oy quedaflot ando en el l í qui do cualser ál a nueval ect ur a en N del a báscul a.
par t e só l i da) a una ci er t a al t ur a de l a s upe r fi c i et e r r e s t r e ,do ndel ade ns i da d de la i r e es 0, 96 kg/m3. ¿Qué peso en N adi ci onal
A) 70 B)60 C)80 D)90 E)N. A
deber áagr egar sealgl obopar aquenosubani baj e? Elgl obo cont i ene H2 cuya densi dad es 0, 08kg/m3.
9.¿En cuánt osnewt onscambi al al ec t ur a de l abáscul asisec ol ocaun cubodemader ade 2kgyq uequedaflot andoenelagua?
A)100 D)400
B)200 E)N. A
C)300
A) 1 B)20 C)10 D)5 E)N. A
6.Sabi endo que elsi st ema de encuent r a en e q ui l i br i o ,¿ c uá le sl at e ns i ó ne nl ac ue r da ?El gl obo pes a 20 N,elgas encer r ado 5 N,su
10. Si en el ej er ci ci o ant er i or se hubi er a col ocado un bl oque de i gualpesoper o cuya
3
v ol ume n esde10m yl a densi dad delai r ees 0. 966kg/m3
densi dad esde2g/cm3,¿cuálhubi er asi doen newt onselcambi odel al ect ur aenl abáscul a?
A) 10 N B)20N C)71 N D)40N E)N. A
A) 20 D)30
B)15 E)N. A
C)10
11.De t er mi ne l a densi dad ( en g/cm3)de l a 7.¿ A qué al t ur a( en m)quedará elni ve lde agua al r e t i r ar se elnadador de 50kg que i ni ci al ment e seencont r aba flot ando? Eláre a
es f er ahomogé neaquesee ncuent r asumer gi da ent r edosl í qui doscuyasdensi dadesson D A = 1, 5 g/cm3 yDB = 1, 9g/cm3.Consi der equel a i nt e r f a s e pa r al o sl í q ui do sc r uz ae lc e nt r ode
delf ondoes:A=1m2
l ae sf e r a. A) 1, 90 B)1, 95 C)1, 80 D)1, 85 E)N. A
1. 4 B)1. 5 C)1. 6 D)1. 7 E)N. A
8.Un r eci pi ent econ ell í qui do queal macena pesan 80N. Si col oc amos suav ement e un
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&
Academia Preuniversitaria EXCELENTS 12.Un bl oque cubi co de ar i st a 2m flot a en
14.Una boya de t ec noporsel i ber a delf ondo
agua det er mi narx en m.Densi dad delcubo
de un r eci pi ent e de acei t e. ¿Qué val or ( en
600kg/m3
kg/m3) t i ene l a densi dad de l a boya sil a ace l er aci ón que ex per i ment a es de 6 m/s2?
2 A) 0.
Daceite=0, 8g/cm3
B)0. 4 C)0. 6 D) 0.8 E)N. A
A) 200
13.Consi der eun r eci pi ent equecont enga un
B)300 C)400 D)500 E)600
flui dodedensi dad ρ e nr e po so .Sie lr e c i pi e nt e f uer a somet i do a una acel er aci ón « a» haci a
15.Unapel ot ade1, 25 g/cm3 dedensi dad se
arr i ba, l a var i aci ón de l a pre si ón con l a
l i ber a de una al t ur a de 20 m r es pec t o del
pr of undi dad« h»est ádadapor :
agua. ¿En cuánt os se gundos l l eg a has t a el f ondode lr e c i pi e nt e ?
a) ρgh d)hρ( g +a)
b)ρg ah e )N. A.
c )ρh( g a )
A) 7 B)6 C)5 D)4 E)N. A
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