Presión y presión hidrostática

Un cajón de libros empuja el suelo con una fuerza de $200\ \text{N}$ repartida sobre una base de $0,5\ \text{m}^2$, como se muestra en la figura.

Calcula la presión que ejerce sobre el suelo, en pascales, usando $p = \frac{F}{S}$.

¿En qué unidad se mide la presión en el Sistema Internacional? Escribe su equivalencia con las unidades de fuerza y de superficie, y di en honor de qué científico lleva ese nombre.

Un punzón de taller empuja una chapa metálica con una fuerza de $20\ \text{N}$ y su punta tiene una superficie de $4\ \text{mm}^2$.

1. a) Expresa la superficie de la punta en $\text{m}^2$.
2. b) Calcula la presión que ejerce el punzón sobre la chapa.

Una excursionista camina por la nieve recién caída con botas y se hunde hasta el tobillo; al día siguiente pasa por el mismo lugar con esquíes y apenas deja huella, como se muestra en la figura.

Si su peso es el mismo en los dos casos, explica con el concepto de presión por qué con esquíes no se hunde.

Para cortar una barra de pan usamos el filo del cuchillo y no el lomo, aunque hagamos la misma fuerza con la mano. Explica qué tiene que ver la superficie de contacto del filo con la presión que recibe el pan.

Una esquiadora de $60\ \text{kg}$ está de pie sobre la nieve. Toma $g = 10\ \text{m/s}^2$.

1. a) Calcula su peso.
2. b) Con las botas puestas, apoya sobre dos suelas de $25\ \text{cm} \times 10\ \text{cm}$ cada una. Calcula la presión que ejerce sobre la nieve (cuidado con el cambio de unidades).
3. c) Con los esquíes puestos, apoya sobre dos tablas de $1,5\ \text{m} \times 0,2\ \text{m}$ cada una. Calcula ahora la presión.
4. d) Compara los dos resultados y explica por qué con esquíes no se hunde.

Una piscina tiene $2\ \text{m}$ de profundidad, como se muestra en la figura. Dato: $d_{agua} = 1\,000\ \text{kg/m}^3$; toma $g = 10\ \text{m/s}^2$.

Calcula la presión que ejerce el agua sobre el fondo usando $p = d\cdot g\cdot h$.

Al bajar nadando hasta el fondo de una piscina notas presión en los oídos, y cuanto más hondo vas, más molesta se vuelve. Explica qué magnitud está cambiando con la profundidad y por qué.

El depósito de agua de una urbanización está en lo alto de una torre, $12\ \text{m}$ por encima del grifo de una casa, como se muestra en la figura. Dato: $d_{agua} = 1\,000\ \text{kg/m}^3$; toma $g = 9,8\ \text{m/s}^2$.

1. a) Calcula la presión debida a la columna de agua que llega al grifo.
2. b) ¿Cuál será esa presión en el grifo de la planta baja, situado $3\ \text{m}$ más abajo?

Una presa retiene el agua de un embalse que alcanza $30\ \text{m}$ de profundidad junto al muro, como se muestra en la figura. Datos: $d_{agua} = 1\,000\ \text{kg/m}^3$; toma $g = 10\ \text{m/s}^2$.

1. a) ¿Qué presión ejerce el agua sobre la base de la presa?
2. b) Una compuerta del fondo tiene una superficie de $2\ \text{m}^2$: ¿con qué fuerza empuja el agua esa compuerta?

¿Qué es la presión atmosférica? Nombra el instrumento con el que se mide y escribe su valor aproximado a nivel del mar, en pascales.

En el mapa del tiempo, una borrasca presenta una presión en su centro de $990\ \text{hPa}$ y un anticiclón, de $1\,030\ \text{hPa}$.

1. a) Expresa ambas presiones en pascales (recuerda: $1\ \text{hPa} = 100\ \text{Pa}$).
2. b) El valor normal de la presión atmosférica a nivel del mar es de $1\,013\ \text{hPa}$: ¿cuál de los dos sistemas se acerca más a ese valor?
3. c) Sabiendo que las borrascas suelen traer nubes y lluvia y los anticiclones, tiempo estable, indica sobre cuál de los dos esperarías mal tiempo y razona tu respuesta.

La atmósfera empuja hacia abajo el tablero de tu mesa con una presión de unos $101\,300\ \text{Pa}$. El tablero mide $1,2\ \text{m} \times 0,6\ \text{m}$.

1. a) Calcula la superficie del tablero.
2. b) Calcula la fuerza con la que la atmósfera lo aplasta.
3. c) Si la fuerza es tan enorme, ¿por qué la mesa no se rompe ni se hunde? Piensa en el aire que hay debajo del tablero.

En el experimento de Torricelli se llena de mercurio un tubo de vidrio y se invierte sobre una cubeta con mercurio: la columna desciende hasta quedar a una altura de $76\ \text{cm}$ sobre la superficie de la cubeta, como se muestra en la figura. Datos: $d_{Hg} = 13\,600\ \text{kg/m}^3$; toma $g = 9,8\ \text{m/s}^2$.

1. a) Calcula la presión que ejerce esa columna de mercurio sobre su base.
2. b) Compara el resultado con el valor de la presión atmosférica a nivel del mar y explica qué demuestra el experimento y qué hay en la parte superior del tubo.
3. c) ¿Qué altura debería tener la columna si el experimento se hiciera con agua en lugar de mercurio?