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Este documento contiene una serie de ejercicios de física que abarcan temas como la presión, la densidad, la velocidad y la energía potencial. Los ejercicios incluyen cálculos de presión sobre un buzo, la presión atmosférica en diferentes alturas, la presión de la sangre en una jirafa, la presión manométrica ejercida por los pulmones, la densidad y el volumen de un objeto, la caída de sangre en un capilar, el flujo de la aorta, la fuerza ejercida por una sobrepresión en un edificio, la energía potencial de un electrón y la velocidad mínima necesaria para que el electrón escape de un protón.
Tipo: Ejercicios
1 / 11
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Nombre: Ignacio Loyola Hernandez
Fecha: Ciudad de México a 14 de noviembre de 2023
Evidencia: 4
Ejercicio 1
¿Cuánto vale la presión ejercida por la nieve sobre los esquís de un jugador de 80 kg que se desliza
por una pendiente de 20°? El área de los esquís juntos es de 0. 30 𝑚
2
Ecuaciones
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑛𝑐𝑖ó𝑛 1 → 𝑃 = 𝑚𝑔
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2 → 𝑃 𝑦
= 𝑃 cos 20°
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 3 → 𝑃
𝑟
𝐹
𝐴
𝑃
𝑦
𝐴
Mediante el diagrama de campo libre obtenemos el siguiente esquema.
20°
Para obtener la presión sustituiremos los datos que poseemos en 1, en donde la masa del jugador es
de 80 kg y la gravedad de la Tierra que 9. 81
𝑚
𝑠
2
donde obtenemos que:
𝟐
Sustituyendo los datos en 2 ya que tenemos el valor de la presión en y que es de 874.8 N y el ángulo
de 20° por cual mediante la siguiente formula obtenemos:
𝒚
Por último, para calcular la presión resultante sustituiremos en 3 conociendo la presión y el área cuyo
valor es de 0. 30 𝑚
2
obteniendo como resultado:
𝒓
𝑭
𝑨
𝑷
𝒚
𝑨
𝟕𝟑𝟕.𝟒𝟎 𝑵
𝟎.𝟑𝟎 𝒎
𝟐
𝑵
𝒎
𝟐
Sustituir 2 en 1 el cual obtenemos la ecuación 3:
Conociendo la densidad del agua que es 1000
𝑘𝑔
𝑚
3
, la altura de 10 m y gravedad que es de 9. 81
𝑚
𝑠
2
podemos sustituir en 3 obteniendo como resultado:
𝒌𝒈
𝒎
𝟑
𝒎
𝒔
𝟐
Para obtener los Pascales se realizan las siguientes operaciones:
𝐾𝑔𝑚
2
𝑚
2
𝑠
2
𝐾𝑔
𝑚𝑠
2
𝑘𝑔𝑚
𝑠^ 2
𝑚
𝑚
3
𝑁
𝑚
2
Ejercicio 4
¿Cuál es la presión atmosférica en la CDMX situada a 1500 m sobre el nivel de mar?
𝑎𝑡𝑚
Para sustituir los valores en la ecuación 1 debemos conocer
la densidad de la sangre de la jirafa el cual tiene un valor de
𝑘𝑔
𝑚
3
Conociendo la densidad de la sangre de la jirafa, el valor de
la gravedad de la Tierra que es de 9. 81
𝑚
𝑠
2
y altura de 2.5 m
que hay del corazón a la cabeza del animal podemos
sustituir los valores en 1.
𝟑
𝟐
Pasando el resultado obtenido con anterioridad se pasa a notación científica tenemos el siguiente
termino.
𝟒
Ejercicio 5
La cabeza de una jirafa esta 2.5 m por encima de su corazón. ¿Cuál es la diferencia entre la presión
de la sangre de una jirafa en el corazón y la cabeza?
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1 → 𝑃 = 𝜌 × 𝑔 × ℎ
Para sustituir los valores en la ecuación 1 debemos conocer la densidad
de la sangre de la jirafa el cual tiene un valor de
𝑘𝑔
𝑚
3
Conociendo la densidad de la sangre de la jirafa, el valor de la gravedad
de la Tierra que es de 9. 81
𝑚
𝑠
2
y altura de 2.5 m que hay del corazón a
la cabeza del animal podemos sustituir los valores en 1.
𝟑
𝟐
Pasando el resultado obtenido con anterioridad se pasa a notación científica tenemos el siguiente
termino.
𝟓
Ejercicio 6
Con la espiración máxima de una persona que sopla de un lado de un manómetro de agua produce
una diferencia de 65 cm entre las alturas de dos columnas de agua. ¿ Cuál es la presión manométrica
ejercida por los pulmones de dicha persona?
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1 → 𝑃 = 𝜌 × 𝑔 × ℎ
Para sustituir los valores en la ecuación 1 debemos conocer la
densidad de la sangre de la jirafa el cual tiene un valor de
𝑘𝑔
𝑚
3
Sin embargo, la altura está en centímetros y se debe convertir la
unidad en metros por lo cual realizaremos la siguiente conversión de
unidades
Conociendo la densidad de la sangre de la jirafa, el valor de la
gravedad de la Tierra que es de 9. 81
𝑚
𝑠
2
y altura de 0.65 m que hay del
corazón a la cabeza del animal podemos sustituir los valores en 1.
𝟑
𝟐
Pasando el resultado obtenido con anterioridad se pasa a notación científica tenemos el siguiente
termino.
𝟑
Ejercicio 8
Un objeto de metal esta colgado de una balanza de resorte. Cuando el objeto está en el aire la
escuadra marca 500N, pero cuando se le introduce en el agua la escala marca 435N. ¿Cuál es la
densidad y el volumen del objeto?
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1 → 𝐹
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2 → 𝑚 =
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 3 → 𝜌 =
𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 4 → 𝑉 =
Tomando la fórmula de la segunda ley de Newton en la ecuación 1 despejamos masa
(m) tomando en cuenta el valor de la aceleración la gravedad de la Tierra y
obtenemos la ecuación 2 conociendo que la fuerza aplicada es de 500N.
Sustituyendo en la ecuación 2 tenemos:
2
2
Calcular la fuerza de empuje que recibe el objeto el cual obteniendo.
𝑒
Ahora repetiremos el mismo procedimiento para conocer la masa cuando el objeto
se introduce en el agua sabiendo que la fuerza de empuje es de 65N.
Sustituyendo en la ecuación 2 tenemos:
2
2
Tomando en cuenta que el objeto se introduce en el agua podemos calcular el volumen del mismo si
sabemos que su densidad es de 1000
𝑘𝑔
𝑚
3
y la masa de 6.62kg sustituyendo en la ecuación 4
tenemos:
3
3
Teniendo estos valores podemos calcular la densidad del objeto sustituyendo en la ecuación 3
conociendo el valor de la masa de 50.96kg y el volumen de 0.00662𝑚
3
o 6. 62 𝑥 10
− 3
3
− 3
3
3
3
Ejercicio 9
Cuál es la caída de sangre cuando pasa por un capilar de 1mm de longitud y 2𝜇𝑚 ( 2 𝑥 10
6
𝑚) de radio
si la velocidad de la sangre en el centro del capilar es de 0.
𝑚𝑚
𝑠
2
𝑣
4 𝜂𝑉 𝑚𝑎𝑥
𝐿
𝑟
2
Como primer paso debemos pasar la longitud de milímetros a metros.
1 𝑚
1000 𝑚𝑚
− 3
Posteriormente convertir los 0.
𝑚𝑚
𝑠
2
a
𝑚
𝑠
2
𝑚𝑚
𝑠
1 𝑚
1000 𝑚𝑚
𝑚
𝑠
− 4
𝑚
𝑠
Una vez convertido los valores a sus unidades correspondientes podemos
sustituir en la ecuación 1.
𝑣
3
− 3
− 4
6
2
− 3
− 7
− 6
2
𝑣
− 10
− 12
2
2
Ejercicio 10
En un adulto normal en reposo la velocidad media a través de la aorta vale 0.
𝑚
𝑠
. ¿Cuál es el flujo
de la aorta de radio a igual a 9mm?
2
Como primer paso debemos convertir el radio de 9mm a metros.
1 𝑚
1000 𝑚𝑚
− 3
Una vez convertido los valores a sus unidades correspondientes podemos sustituir en la
ecuación 1
− 3
2
3
− 5
3
Ejercicio 1 4
Cual es la nergia potencial de un electron a una distancia 𝑅
𝑎
− 10
𝑚 de un protón. ‘cual es la
velocidad minima necesaria para que el electrón pueda escapar completamente del protón?
𝑝
𝐾𝑞
1
𝑞
2
𝑟
2 𝐸
𝑥
𝑚
Primero debemos calcular la energía potencial del electrón, sin embargo,
debemos saber qué valor de la carga del electrón es de 1. 6 𝑥 10
− 19
𝐶 el cual
sustituimos los valores en la ecuación 1.
𝑃
9
2
2
− 19
− 19
− 10
− 29
2
− 10
𝑝
− 19
Hay que conocer la masa del electron para poder seguir avanzando con el ejercicio el cual la masa del
electron es de:
𝑒
− 31
Obteniendo el valor de la energia potencial podemos sustituir en la ecuación 2 para obtener la
velocidad minima que requiere el electrón pueda escapar del protón.
− 20
− 31
− 18
− 31
− 12
− 6
Referencia
Cromer, A. (2007). Física para las Ciencias de la Vida (2.a ed.) [Libro digital]. REVERTÉ.
http://fisica2.fica.unsl.edu.ar/Fisica_Agro_Brom/FISICA%20PARA%20CIENCIAS%20DE%20LA%
VIDA%20Cromer-Alan%20H.(2ed).pdf
