En una prensa hidráulica los cilindros tienen radios de 6 cm y 30 cm respectivamente si la prensa hidráulica ejerce sobre el embolo mayor una fuerza de 800 Newton hallar la fuerza que se aplica en el embolo menor

Respuesta :

arkyta

La fuerza que se debe aplicar en el émbolo menor es de 32 N

Empleamos el Principio de Pascal

Una aplicación de este principio es la prensa hidráulica.

Por el Principio de Pascal

[tex]\large\boxed{ \bold{ P_{A} = P_{B} }}[/tex]

Teniendo

[tex]\large\boxed{ \bold{ \frac{ F_{A} }{ S_{A} } = \frac{ F_{B} }{ S_{B} } }}[/tex]  

Donde consideramos que los émbolos se encuentran a la misma altura

Por tanto se tienen dos émbolos, uno pequeño o émbolo menor de un lado y el émbolo mayor al otro lado

Donde si se aplica una fuerza F al émbolo de menor área el resultado será una fuerza mucho mayor en el émbolo de mayor área o émbolo mayor y viceversa

Para que se cumpla la relación:

[tex]\large\boxed{ \bold{ \frac{ F_{A} }{ S_{A} } = \frac{ F_{B} }{ S_{B} } }}[/tex]

Datos

[tex]\bold{ F_{B }} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Fuerza sobre \'embolo mayor}\ \ \ \bold{800 \ N}[/tex]

[tex]\bold{ r_{B} } \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Radio \'embolo mayor}\ \ \ \bold{30 \ cm}[/tex]

[tex]\bold{ r_{A} } \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Radio \'embolo menor}\ \ \ \bold{ 6 \ cm}[/tex]

Luego por enunciado sabemos que se ejerce una fuerza sobre el émbolo mayor de 800 N

Siendo

[tex]\bold{ F_{B} = 800 \ N }[/tex]

Evaluamos las superficies de los émbolos

Determinamos la superficie del émbolo mayor

Émbolo Mayor

El émbolo mayor tiene un radio de 30 centímetros

Hallamos la superficie o área del émbolo mayor empleando la fórmula para calcular el área de un círculo

[tex]\boxed{ \bold{S = \pi \cdot r ^2} }[/tex]

[tex]\large\textsf{Reemplazamos y resolvemos }[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{S_{B} = \pi \cdot (30 \ cm ) ^2 }}[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{S_{B} = \pi \cdot 900 \ cm ^2 }}[/tex]

[tex]\large\boxed{ \bold{S_{B} = 900 \pi \ cm ^2 }}[/tex]

La superficie o área del émbolo mayor es de 900 π centímetros cuadrados

Hallamos la superficie del émbolo menor

Émbolo Menor

El émbolo menor tiene un radio de 6 centímetros

Hallamos la superficie o área del émbolo menor empleando la fórmula para calcular el área de un círculo

[tex]\boxed{ \bold{S = \pi \cdot r ^2} }[/tex]

[tex]\large\textsf{Reemplazamos y resolvemos }[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{S_{A} = \pi \cdot (6 \ cm ) ^2 }}[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{S_{A} = \pi \cdot 36 \ cm ^2 }}[/tex]

[tex]\large\boxed{ \bold{S_{A} = 36 \pi \ cm^2 }}[/tex]

La superficie o área del émbolo menor es de 36 π centímetros cuadrados

Calculamos la fuerza que se debe aplicar en el émbolo menor

Por el Principio de Pascal

[tex]\large\boxed{ \bold{ P_{A} = P_{B} }}[/tex]

Teniendo

[tex]\large\boxed{ \bold{ \frac{ F_{A} }{ S_{A} } = \frac{ F_{B} }{ S_{B} } }}[/tex]

Donde

[tex]\bold{ F_{A }} \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Fuerza sobre \'embolo menor}\ \ \ \bold{N}[/tex]

[tex]\bold{ S_{A} } \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{\'Area \'embolo menor}\ \ \ \bold{36 \ \pi \ cm^{2} }[/tex]

[tex]\bold{ F_{B }} \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Fuerza sobre \'embolo mayor}\ \ \ \bold{800 \ N}[/tex]

[tex]\bold{ S_{B} } \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{ \'Area \'embolo mayor}\ \ \ \bold{900 \ \pi \ cm^{2} }[/tex]

[tex]\large\boxed{ \bold{ \frac{ F_{A} }{ S_{A} } = \frac{ F_{B} }{ S_{B} } }}[/tex]

[tex]\large\textsf{Reemplazamos y resolvemos }[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{ \frac{ F_{A} }{ 36\ \pi \ cm ^{2} } = \frac{ 800 \ N }{ 900\ \pi \ cm ^{2} } }}[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{ F_{A} = \frac{ 800 \ N \cdot 36\ \pi \ cm ^{2} }{ 900 \ \pi \ cm ^{2}} }}[/tex]

[tex]\textsf{Cancelamos unidades }[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{ F_{A} = \frac{ 800 \ N \cdot 36 \not \pi \not cm^{2} }{ 900 \not \pi \not cm^{2} } }}[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{ F_{A} = \frac{800 \cdot 36 }{900} \ N }}[/tex]

[tex]\boxed{ \bold{ F_{A} = \frac{28800 }{900} \ N }}[/tex]

[tex]\large\boxed{ \bold{ F_{A} =32 \ N }}[/tex]

Luego la fuerza que se debe aplicar en el émbolo menor es de 32 N

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