Quiz de Evaluación P3

Una prensa hidráulica tiene dos émbolos: uno pequeño de 5 cm² de área y otro grande de 200 cm². Si se aplica una fuerza de 50 N sobre el émbolo pequeño, ¿Cuál será la fuerza generada en el émbolo grande?

• 2000 N
• 1500 N
• 1000 N
• 500 N

Un objeto de 0.02 m³ se sumerge completamente en agua. La densidad del agua es de 1000 kg/m³. ¿Cuál es la fuerza de empuje que experimenta el objeto?

• 150 N
• 250 N
• 300 N
• 196 N

Un hospital utiliza camas hidráulicas para facilitar el ajuste de altura de los pacientes. La cama tiene un sistema con dos pistones: un pistón pequeño con un área de 0.01 m² y un pistón grande con un área de 0.05 m². Si el enfermero aplica una fuerza de 50 N sobre el pistón pequeño, ¿Qué fuerza se ejercerá en el pistón grande para levantar la cama?

• 100 N
• 150 N
• 300 N
• 250 N

Un objeto de 2 kg de masa y 800 cm³ (0.0008m³) de volumen se sumerge completamente en un fluido cuya densidad es 1200 kg/m³. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de empuje que actúa sobre el objeto?

• 5.76 N
• 12.00 N
• 7.25 N
• 9. 408N

El funcionamiento de los globos aerostáticos

María y su equipo de ciencias están investigando el funcionamiento de los globos aerostáticos. Descubren que estos globos se elevan porque el aire caliente dentro del globo es menos denso que el aire frío del exterior. Para su experimento, calientan el aire en un pequeño globo aerostático de prueba y observan cómo se eleva lentamente. También notan que al abrir una válvula en la parte superior, el aire caliente escapa, haciendo que el globo descienda.

Mientras analizan el fenómeno, relacionan su experimento con el Principio de Arquímedes, que establece que un objeto en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado. Se dan cuenta de que el aire es un fluido y que el globo se eleva porque el empuje es mayor que su peso.

Sin embargo, en su análisis también consideran el Principio de Bernoulli, que explica cómo la velocidad del aire afecta la presión. Notan que en algunos casos, el movimiento del aire alrededor del globo puede influir en su estabilidad y dirección.

Después de su experimento, se preguntan cómo podrían mejorar la eficiencia del globo para lograr un ascenso y descenso más controlado.

Pregunta: Si un piloto de globo aerostático quiere mantener una altitud constante, ¿Qué estrategias puede emplear basándose en los principios de Arquímedes y Bernoulli?

• a) Dejar que el viento lo impulse sin realizar ningún ajuste.

• b)      Controlar la temperatura del aire dentro del globo y liberar aire caliente o frío según sea necesario.

• c)      Aumentar la velocidad del aire exterior para generar más sustentación.

• d)      Inflar más el globo con aire a temperatura ambiente.

Basado en el Principio de Arquímedes, ¿Qué factores determinan si un globo aerostático se eleva o desciende?

• La temperatura del aire exterior y la presión atmosférica.
• El color del globo y la forma de la canasta.
• La cantidad de combustible en el quemador y la altitud inicial.
• La densidad del gas en el globo y el peso total del globo más su carga.