Fuerza neta sobre la puerta de un automóvil que está en un lago

, por F_y_Q

Considera un pesado automóvil sumergido en un lago con un fondo plano. La puerta
del lado del conductor mide 1,1 m de altura y 0,9 m de ancho estando el borde superior de la misma 8 m por debajo de la superficie de la superficie del agua. Determine la fuerza neta que actúa sobre la puerta (normal a su superficie) y la ubicación del centro de presión si:

a) El automóvil está bien cerrado y contiene aire a presión atmosférica.

b) El automóvil de llena de agua.


SOLUCIÓN:

a) La presión actúa en el centro de la puerta, es decir, lo hará a 8,55 m de la superficie del agua y 0,45 m de la anchura de la misma. El valor de la fuerza lo obtenemos al hacer la presión hidrostática a la que está sometido a esa profundidad. Como en su interior la presión es igual a la atmosférica, solo necesitamos conocer la presión hidrostátitica porque será la fuerza neta.
La presión hidrostática es:
P = \rho\cdotg\cdot h = 10^3\frac{kg}{m^3}\cdot 9,8\frac{m}{s^2}\cdot 8\ m = 7,84\cdot 10^4\ Pa
La presión calculada es el cociente entre la fuerza y la superficie de la puerta. Despejamos y calculamos la fuerza:

P = \frac{F}{S}\ \to\ F = P\cdot S = 7,84\cdot 10^4\ Pa\cdot 0,99\ m^2 = \bf 7,76\cdot 10^4\ N


b) Si ha entrado agua en el interior del coche se han igualado las presiones a ambos lados de la puerta y no habrá presión extra sobre la puerta, siendo cero la fuerza neta sobre ella.