Ejercicio resuelto de Física: campanas de buceo en equilibrio estático

Es un ejercicio resuelto de Física del tema de Fluidos. En este caso tratamos la unidad de estática de fluidos en el que sumergimos unas campanas de buceo llenas de aire en el interior de una piscina de agua. Hay que calcular la altura dentro de cada campana en la situación de equilibrio, la presión en el interior de cada campana, la profundidad y otros estados. Ya sabéis que tenéis más de 3000 problemas resueltos de física en nuestro canal de youtube y cada semana subimos nuevos ejercicios resueltos. Síguenos y descubrirás todos los ejercicios que tenemos resueltos.

Se hacen descender por separado 2 campanas cilíndricas de buceo en agua (s = 1), de altura H = 3 m y sección transversal de 0,9 m2, en los 2 casos, originalmente llenas de aire (P0 = 1 bar, T0 = 20 ºC), ambas cerradas en su parte superior y abiertas en la inferior, pero de pesos diferentes (W1 = 8820 N; W2 = 6615 N).

Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 figura 1

a) Calcular para cada campana, altura h1 y hdel aire dentro de la campana en el equilibrio.
b) P1 y P2 presión en el interior de cada campana (absoluta) (bar).
c) Profundidad H1 y H2 del agua dentro de cada campana por debajo de la superficie exterior.
d) Si se conectan las dos campanas en las zonas ocupadas por el aire por un tubo fino de volumen
despreciable, calcular el nuevo nivel de agua en cada campana respecto a la superficie libre exterior y la presión interior del aire en las mismas.

Dato: la temperatura del aire permanece constante.

Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 datos 1
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 datos 2

a) Altura h1 y h2 del aire dentro de la campana en equilibrio.
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 1 equilibrio estatico
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 figura 2
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 2

b) P1 y P2 en el interior de cada campana (absoluta) (bar).
Proceso de compresión del aire isotermo.
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 3 Proceso de compresión del aire isotermo

c) Profundidad H1 y H2 del agua dentro de cada campana.
La lámina de agua en contacto con el aire en el interior de campana 1 está a la misma presión del aire (P1).
Dicha presión del agua corresponde a H1 mcagua.
Tomando presiones manométricas.
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 4 presiones manometricas

d) Si se conectan las dos campanas, calcular el nuevo nivel de agua en cada campana y la presión en el interior en las mismas.

Si se conectan las dos campanas por un tubo el equilibrio se verifica en conjunto.
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 5 equilibrio estatico

El aire en el interior de las campanas está a la misma presión, por lo tanto la altura H es la misma.
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 figura 3 aire interior campanas

Proceso isotermo:
Ejercicio resuelto de Fluidos estatica ejercicio 1 formula 6 proceso isotermo



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