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Ejercicios de Fluidos: Viscosidad, Tensión Superficial, Manometría y Más, Ejercicios de Mecánica de Fluidos

Ejercicflujooo de fluidooooooooooooooooooooooooooooooooosios

Tipo: Ejercicios

2020/2021

Subido el 23/06/2021

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andrea-medina-46 🇸🇻

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Viscosidad.
1. El sistema de embrague que se muestra en la figura se usa para transmitir par de torsión mediante
una película de aceite con 0.38 ∙
está entre dos discos idénticos de 30 cm de diámetro.
Cuando la flecha impulsora gira a una velocidad de 1 450 rpm, se observa que la flecha impulsada
gira a 1 398 rpm. Suponiendo un perfil lineal de velocidad para la película de aceite, determine
el par de torsión transmitido.
2. Se debe mover un bloque de 50 cm x 30 cm x 20 cm que pesa 150 N a una velocidad constante
de 0.8 m/s sobre una superficie inclinada con un coeficiente de fricción de 0.27. a) Determine la
fuerza F necesaria a aplicar en la dirección horizontal. b) Si se aplica una película de aceite de
0.4 mm de espesor, con una viscosidad dinámica de 0.012  entre el bloque y la superficie
inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza necesaria.
3. Un bloque cuyo peso es W se desliza sobre un plano inclinado lubricado por una película de
aceite, como se indica en la Figura. La superficie de contacto del bloque es A y el espesor de la
película de aceite h. Suponiendo una distribución lineal de velocidad en el aceite, encuentre una
expresión para la velocidad «límite» V del bloque.
UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSÉ SIMEÓN CAÑAS”
Operaciones de flujo de fluido
Ciclo 01/2021 GUÍA DE EJERCICIOS No. 1
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¡Descarga Ejercicios de Fluidos: Viscosidad, Tensión Superficial, Manometría y Más y más Ejercicios en PDF de Mecánica de Fluidos solo en Docsity!

Viscosidad.

  1. El sistema de embrague que se muestra en la figura se usa para transmitir par de torsión mediante

una película de aceite con ߟൌ 0.

ே∙௦ ௠ మ^ está entre dos discos idénticos de 30 cm de diámetro. Cuando la flecha impulsora gira a una velocidad de 1 450 rpm, se observa que la flecha impulsada gira a 1 398 rpm. Suponiendo un perfil lineal de velocidad para la película de aceite, determine el par de torsión transmitido.

  1. Se debe mover un bloque de 50 cm x 30 cm x 20 cm que pesa 150 N a una velocidad constante de 0.8 m/s sobre una superficie inclinada con un coeficiente de fricción de 0.27. a) Determine la fuerza F necesaria a aplicar en la dirección horizontal. b) Si se aplica una película de aceite de 0.4 mm de espesor, con una viscosidad dinámica de 0.012 ܽܲ ݏ ∙ entre el bloque y la superficie inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza necesaria.
  2. Un bloque cuyo peso es W se desliza sobre un plano inclinado lubricado por una película de aceite, como se indica en la Figura. La superficie de contacto del bloque es A y el espesor de la película de aceite h. Suponiendo una distribución lineal de velocidad en el aceite, encuentre una expresión para la velocidad «límite» V del bloque.

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSÉ SIMEÓN CAÑAS”

Operaciones de flujo de fluido

Ciclo 01/

GUÍA DE EJERCICIOS No. 1

Tensión superficial

  1. Se introduce un tubo cuyo diámetro es de 0.03 pulgadas en queroseno a 68°F. El ángulo de contacto del queroseno con una superficie de vidrio es de 26°. Determine el ascenso por capilaridad del queroseno en el tubo.
  2. Contrario a lo que el lector podría esperar, una bola de acero sólido puede flotar sobre el agua debido al efecto de la tensión superficial. Determine el diámetro máximo de una bola de acero que flotaría sobre agua a 20°C. ¿Cuál sería su respuesta para una bola de aluminio? Tome la densidad de la bola de acero y de aluminio como 7 800 kg/m^3 y 2 700 kg/m^3 , respectivamente.
  3. En la imagen se muestra una gota de agua dentro de una gota de aceite y esta gota de aceite se encuentra inmersa en agua. El radio de la gota de aceite es dos veces el radio "R" de la gota de agua. Además, considere que la tensión superficial de la interfase agua-aceite es ߪ௦. ¿Cuál es la expresión para ܲ ௜௡௧ – ܲ ௘௫௧?
  4. Un método para determinar la tensión superficial de un líquido es encontrar la fuerza necesaria para hallar un anillo de alambre de platino de la superficie. Estime la fuerza necesaria para sacar un anillo de 20 mm de diámetro de la superficie del agua a 20°C.

Manometría y fluidos en rotación

  1. Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro y émbolo en posición vertical. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de la sección transversal de 35 cm^2. Un resorte comprimido arriba del émbolo ejerce una fuerza de 60 N sobre éste. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, determine la presión absoluta en el interior del cilindro.
  1. El depósito y el tubo mostrados en la Figura, se encuentran abiertos a la atmósfera. Si L = 2. m, ¿cuál es el ángulo de inclinación ߠ del tubo?
  2. Un tubo en U se hace girar sobre un eje que pasa a 25 cm de su rama izquierda, a una velocidad de 4.2 rad/s. Determine la diferencia en la elevación de las superficies del fluido en las dos ramas. Suponga que el alcohol etílico no se evapora en el proceso.
  3. Un tanque cilíndrico vertical de 2 pies de diámetro y abierto a la atmósfera, contiene agua hasta una altura de 1pie, cuando se encuentra en reposo. Ahora se hace girar el tanque alrededor de la línea central y el nivel del agua desciende en el centro al mismo tiempo que se eleva en los bordes. Determine la velocidad angular a la cual el fondo del tanque empezara a quedar expuesto. Adicionalmente, determine la altura máxima del agua en las paredes justo en ese momento.

Flotación y estabilidad.

  1. Un bloque de madera de 30 cm cuadrado de sección transversal y 60 cm de longitud pesa 318 N. Si el bloque flota en agua a 20 °C como se muestra en la figura. Determine: a) La profundidad h (ver figura) a la cual el bloque se encuentra flotando. b) ¿flotara el bloque de manera estable? El centro de gravedad (cg) y el centro de flotación se presentan en la figura.
  1. Debe determinarse la densidad de un líquido mediante un antiguo hidrómetro cilíndrico de 1 cm de diámetro cuyas marcas de división están borradas por completo. Primero, se deja caer el hidrómetro en agua y se marca el nivel correspondiente a ésta. Después se deja caer en el otro líquido y se observa que la marca para el agua ha ascendido 0.5 cm por arriba de la interfaz líquido-aire. Si la altura de la marca para el líquido es de 10 cm, determine la densidad del líquido.
  2. En la figura se muestra un bote de madera. Su geometría en la línea de agua es la misma que la superficie superior. El casco es sólido ¿la embarcación es estable?

Conservación de masa.

  1. Al tanque mostrado en la Figura entra agua a través de las secciones 1 y 2 y sale por la 3. Si la velocidad en la sección 1 es de 3 m/s y la altura inicial del agua es de 1.3 m, encontrar: a) Una expresión matemática en función del tiempo, para el caudal Q 2 , de tal forma que la altura del agua se incremente a una tasa constante de 0.2 m/s, b) Calcule dicho caudal para un tiempo t = 10 s.
  2. El flujo de la tubería llena un tanque de compensación cilíndrico como se muestra en la Figura. En el tiempo t = 0, la profundidad del agua en el tanque es de 30 cm. Estime el tiempo requerido para llenar el resto del tanque.
  1. Una nave espacial que se desplaza por el espacio a una velocidad constante de 1 500 ft/s tiene una masa de 18 000 lbm. Para desacelerarla, se enciende el proceso de combustión en un cohete de combustible sólido incorporado a la nave y los gases de la combustión salen de él a una razón constante de 150 lbm/s, con una velocidad de 5 000 ft/s en la misma dirección que la de la nave, durante un periodo de 5 s. Se supone que la masa de la nave permanece constante. Determine:

a) la desaceleración de dicha nave durante este periodo de 5 s. b) el cambio de velocidad de ella en el transcurso de este periodo y la velocidad terminal del cohete. c) el empuje ejercido sobre la misma.

  1. El esquema del motor de cohete mostrado a continuación, tiene una boquilla atornillada a cámara de combustión. Utilizando la información presentada en la siguiente tabla determine: a) La fuerza necesaria para mantener el motor del cohete en una posición fija. b) La fuerza en la brida de sujeción entre la boquilla y la cámara de combustión el flujo de masa es 200 Lb/s

Área transversal (݂ ݐ ଶ^ ሻ

Presión (psia) Velocidad (ft/s)

Punto 1 5 300 300 Punto 2 30 14.7 3000

  1. Un chorro plano de agua incide sobre un álabe divisor y se parte en dos corrientes planas en la forma que indica la figura. a) Encuentre la relación de flujos másicos, ݉ ሶଶ ݉/ (^) ଷሶ , que se requiere para producir una fuerza vertical neta igual a cero sobre el álabe divisor y obtenga la fuerza horizontal que debe aplicarse bajo esta condición, para mantener el movimiento del álabe a la velocidad constante indicada en la Figura. b) Si la fuerza horizontal fuera de 16 N, encuentre la velocidad u del álabe.

Conservación de la energía.

  1. En la Figura ambos fluidos están a 20 °C. Si V 1 = 1.7 ft/s y las pérdidas son despreciables, ¿cuál debería ser la lectura h (ft) en el manómetro?
  2. Un caudal de 2.3 pie3/s de Keroseno a 20 °C fluye a través de la bomba mostrada en la Figura. La pérdida de carga (h (^) L) entre las secciones 1 y 2 son 8 pie y la bomba entrega 8 hp al flujo. ¿Cuál debería ser la lectura h (pie) en el manómetro de mercurio?
  3. Una bomba mueve agua desde un lago hacia un gran tanque presurizado con una capacidad de 10000 galones en 10 minutos o menos. ¿Puede cumplir estos requerimientos una bomba que entrega al agua 3 hp? Justifique su respuesta con los cálculos apropiados. Repita el problema si el tanque estuviera presurizado a 3, en lugar de 2 atm.
  1. Agua fluye establemente hacia abajo a través de la tubería inclinada mostrada en la figura. Determine: a) La diferencia depresiones P 1 – P 2 b) Las pérdidas entre las secciones (1) y (2) c) La fuerza neta axial ejercida por las paredes de la tubería sobre el agua que fluye entre las secciones (1) y (2).