Trabajo de hidrostática tercera parte: James Cameron en la Fosa de Las Marianas

No te pierdas a James Cameron narrando el descenso en primera persona.

El Deepsea Challenger es un sumergible de 7,3 metros de largo, o más bien de alto, ya que se coloca verticalmente en el agua y no horizontalmente.Tiene una masa  de 11,8 toneladas y porta 486 kg de lastre sólido que le ayudan a sumergirse. La cabina del piloto es un habitáculo de poco más de 100 centímetros de ancho. Cameron(1,88 metros de altura) iba enclaustrado en una esfera blindada de acero que le protegía, pero que sólo tenía 109 centímetros de diámetro, por lo que no podía mover brazos y piernas. La esfera es la mejor geometría para resistir las altas presiones. Cabe señalar no obstante que sus paredes son de acero de 6,4 cm de espesor. Debido a la presión extrema, el submarino se comprimió 8 cm al llegar al fondo.

El batiscafo estaba equipado con brazos robóticos y cámaras para grabar toda la expedición. La cámara 3D, que permite calcular distancias y escalas, estaba montada en el extremo de un brazo de 1,80 metros; con una garra robótica se obtuvieron muestras de sedimentos y la draga fue utilizada para aspirar animales vivos.Durante la inmersión  también se registraron varios parámetros físicos como la presión, temperatura, salinidad, etc.

ACTIVIDAD 1: Presión hidrostática

¿Qué presión llegó a soportar el batiscafo de James Cameron, el Deepsea Challenger, cuando estuvo sumergido en la Fosa de las Marianas? Expresa el resultado en atmósferas.

DATO: En la mayoría de los océanos el valor de la densidad del agua oscila entre los 1.020 y los 1.030 kg/m^3. La densidad varía con la salinidad y con la temperatura, y en consecuencia cambia con la profundidad, pero para simplificar los cálculos vamos a tomar el valor de 1.027 kg/m^3 para la densidad tanto en la superficie como en las profundidades del océano.

¿Cuál hubiera sido la presión sobre el batiscafo si la densidad del agua hubiera sido igual a la del Mar Muerto? d=1.240 kg/m^3. Expresa el resultado en atmósferas.

ACTIVIDAD 2: Presión

James Cameron observó primero el fondo oceánico a través de las cámaras de alta definición de la cabina, sin embargo no renunció a verlo con sus propios ojos, aunque prácticamente tuvo que hacer contorsionismo para conseguirlo.

Si ojo de buey del batiscafo  de Cameron para observar el fondo oceánico tenía 10 cm de diámetro. ¿Qué fuerza ejercía el agua a esta profundidad sobre esta mirilla?

ACTIVIDAD 3: Principio de Pascal

Al tocar fondo en la Fosa de las Marianas, Cameron conecta el sis­tema hidráulico, abre la puerta externa que co­­munica con el módulo científico y a continuación pone en marcha el brazo manipulador para obtener el primer testigo de sedimento. Una fuga de líquido hidráulico impidió que Cameron pudiera recoger más muestras para regresar con ellas a la superficie.

Los brazos robóticos son brazos con una prensa hidráulica en su interior. Responde las preguntas relacionadas con el brazo del Deepsea Challenger

¿Qué peso podremos levantar si ejercemos una fuerza de 500N sobre el émbolo pequeño de la prensa hidráulica que tiene en su interior? La superficie del émbolo menor es de 300 cm^2 y la del émbolo mayor es de 20 dm^2.

ACTIVIDAD 4: Principio de Arquímedes

Para ascender Cameron pulsa el botón que soltará el lastre. Dos pesas de 243 Kg cada una abandonan sus guías y caen a plomo hacia el lecho marino. El sumergible da una sacudida, y el fondo comienza a sumirse vertiginosamente en su oscuridad eterna.

Si el Deepsea Challenger tiene un volumen estimado de 11,7m^3 ¿Qué empuje soporta?

Calcula el peso al descender y al ascender ¿Se verifica el principio de Arquímedes con la estimación hecha para el volumen?

 

 

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