Problemas de Propiedades de los fluidos y Ley de Newton de Viscosidad
1.- Un eje de 8 cm de diámetro esta alojado en una carcasa de 8.02 cm de diámetro interior y 30 cm de longitud, la holgura que se supone uniforme esta llena con aceite de ν=0.005
y densidad relativa 0.9. Si el eje se mueve axialmente a 0.5
.Calcular la
fuerza de resistencia producida por el aceite. F =173 kg.
2.- Un eje de 8cm de diámetro esta alojado en una carcasa de 8.02 cm de diámetro interior y 30 cm de longitud la holgura que se supone uniforme está llena con un aceite de ν=0.005
y densidad relativa de 0.9. El eje se supone fijo en sentido axial, pero gira a
1800 r.p.m. Calcular el par resistente en N-m. T= 1021.53 N-m 3.- Un eje de acero (7850 kg/m3) de 3 cm de diámetro y 40 cm de longitud cae por su propio peso dentro de un tubo vertical de 3.02 cm de diámetro interior, . La holgura que se supone uniforme está llena de glicerina a 20°C ( s = 1.262, = 662 x 10-6 ¿ Cual será la velocidad terminal del V = 0.0691 .
).
eje de acero?
4.- En un viscosímetro de caída de bola, se permite que una bola de acero de 1.6 mm de diámetro caiga libremente en aceite combustible pesado que tiene una gravedad específica de 0.94. El acero pesa 77 . Si se observa que la bola cae 250 mm en 10.4 seg, calcular la viscosidad del aceite. = 0.401 5.- Un cilindro de 0.122 m de radio gira concéntrica mente dentro de otro radio fijo de 0.128 m de radio, ambos con 0.30 m de longitud. Determinar la viscosidad del liquido que llena el espacio entre ambos cilindros si se necesita un par motor de 0.09 kg m para mantener una velocidad angular de 60 r.p.m. en el cilindro móvil en cent poises. = 245
cp. 6.- Una placa que dista de 0.5 mm de otra placa fija se mueva a una velocidad de 30 requiriéndose para mantener esta velocidad una fuerza por unidad de área de 0.2 Determinar la viscosidad del fluido que ocupa el espacio entre las dos placas, en: , poises y centipoises. = 3.33 x 10
-4
7.- Un eje de 8cm. de diámetro desliza a 12
, 0.032 poises, 3.2 cp en un cojinete de 20 cm de largo con una
holgura de 0.08 mm cuando se le aplica una fuerza de 10 kg. Determinar la viscosidad del fluido entre el eje y el cojinete. =0.1326
20 cm 8 cm V = 12 cm/seg F = 10 kg
0.08 mm
8.- Un cuerpo de 40 kg de peso resbala sobre un plano lubricado e inclinado 30º con la horizontal, apoyándose en una de sus caras planas de 1.8 cm2 de área. Para una viscosidad de 1 poises y una velocidad del cuerpo de 1 . Determinar el espesor de la película lubricante. t = 9.18 x 10-8m 9.- Un cilindro de 1 in de diámetro y de 12 in de largo cae, debido a su propio peso, a una velocidad uniforme de 0.58 dentro de un tubo de diámetro ligeramente mayor. Una película de aceite de recino, de espesor constante, entre el cilindro y el tubo. La viscosidad es de 6x 10-3 . Calcular el espesor t = 3.42x 10-4 pies 10.-Un cilindro de 20.3 cm de diámetro y 91.4 cm de longitud es concéntrico con un tubo de 20.95 de diámetro interno. Entre el cilindro y el tubo existe una película de aceite ¿Que fuerza se requiere para mover el cilindro a lo largo del tubo a una velocidad de 91.4
. La viscosidad cinemática del aceite s de 0.000557
. Su gravedad
Específica es 0.92. F = 8.55 kg. 11.-Cual es la densidad absoluta, el peso especifico y el volumen del mercurio si la densidad relativa es de 13.6 en el sistema técnico y absoluto en mks y cgs = ﻻ13600
ρ= 1387.75
,
= 7.35 x 10 -5
12.-Si 6 m3 de un aceite pesan 5080 kg calcular su peso específico, densidad y densidad relativa. En el sistema metrico = ﻻ846.66 kg/m3 ρ= 86.39, s = 0.846 13.-Hallar la viscosidad de 510 segundos Saybolt en viscosidad cinemática en
,
stokes y centistokes. ν= 1.119 stokes, 111.9 cs. 14.-Que valores tiene la cinemática y viscosidad en el sistema técnico de un aceite que tiene una viscosidad de Saybolt de 155 seg y una densidad relativa de 0.932. ν=0.332 stokes = 3.16x10-3 15.-Un cilindro de acero mide 30 cm de largo y 2.5 cm de diámetro cae debido a su propio peso, a la velocidad uniforme de 15 ¿ por el interior de un tubo de diámetro ligeramente mayor entre el cilindro y el tubo hay una película de aceite de espesor constante. Determina la holgura entre el tubo y el cilindro; la viscosidad del aceite es de 2.8 y el peso específico del acero 7850 . t = 8.56x10-3m 16.-Un fluido tiene una viscosidad de 4 centipoises y una densidad de 800 . Determinar la viscosidad cinemática en el sistema técnico de unidades y en stokes.
ν= 4.99x10-6
; ν= 4.99x10-2 stokes
17.-Un fluido tiene un peso específico relativo de 0.83 y una viscosidad cinemática de 3 stokes ¿ Cual es su viscosidad en poises ? = 2.49 poises 18.-Una flecha de 15cm de diámetro gira a 1800 rpm en un rodamiento estacionario de 0.30m de longitud y 15.05 cm de diámetro interior. El espacio interior entre flecha y el rodamiento está ocupado por un aceite de viscosidad de 1.755 x 10-3 . Determinar la potencia requerida para vencer la resistencia viscosa en el rodamiento. Nota: Potencia = Fuerza x velocidad. P= 198.2 19.-Un cierto liquido tiene viscosidad de 0.000488 de 0.00000 348
y una viscosidad cinemática
¿Cuál es su gravedad especifica? S= 1.374
20.-Una lata cilíndrica de 150 mm de diámetro esta llena hasta una profundidad de 100 mm con aceite combustible . El aceite tiene una masa de 1.56 kg. Calcule la densidad en ; peso específico en y gravedad especifica. ρ = 882.77 = ﻻ8.665
, s = 0.882
21.-Un bloque cúbico de 0.20 m de arista y 25 kg de peso se deja resbalar sobre un plano Inclinado 20º con respecto a la horizontal sobre el cual existe una película de aceite de 2.2 x10-4 y 0.025 mm de espesor. Determinar la velocidad a la que descendera el bloque, considerando la hipótesis de distribución lineal de velocidades. v = 24.29 22.-Si la viscosidad cinemática de un líquido es de 1000 centistokes ¿Cuál es la viscosidad cinemática en
? si la densidad relativa es 0.92 ¿Cuál es la viscosidad en Pa. s ?
μ = 0.92 Pa s, ν 23.- Un cilindro de 200 mm de diámetro y de 1 mt de longitud está concéntrico con respecto a un tubo de 206 mm. Entre el cilindro y el tubo existe una película de aceite ¿Qué fuerza se requiere para mover el cilindro a lo largo del tubo a una velocidad constante de 1 . La viscosidad cinemática del aceite es de 5.6 x10
-4
; la densidad relativa 0.92 F =
11 kg 24.- En un punto en un flujo viscoso, el esfuerzo viscoso es de 35 kPa y la velocidad angular de deformación es de 6000 . Si la densidad relativa del líquido es de 0.93 ¿Cuál es su viscosidad cinemática? ν = 6.26 x 10-3 25.-Un embolo de 4.99 pulg. De diámetro y 3 pulg de altura se mueve a lo largo de un cilindro de 5 pulg, con una velocidad de 20 . La película de aceite que separa el embolo
del cilindro tiene una viscosidad de 0.02
¿Cuál es la fuerza que se requiere para
mantener este movimiento? F = 314.15 lb
26.-Calcular la viscosidad aproximada del aceite en Pa. Seg
µ 27.-Un esfuerzo cortante de 4
causa una velocidad angular de deformación de 1
. ¿Cual es la viscosidad en centi poises? Si tiene una densidad relativa de 0.93. ¿Cual el la viscosidad cinemática en centistokes 400 cent poises; ν 430 centistoke 28.-Se desea cubrir con barniz un alambre para devanado con propósito de aislamiento; se piensa hacerlo a través de un dado circular de 0.9 mm de diámetro. El diámetro del alambre es 0.8 mm y se coloca centrado en el dado. El barniz (= 20 centi poises) lleva completamente su espacio entre el alambre y el dado a lo largo de 20 mm. El alambre se mueve longitudinalmente con velocidad de 50 Determine la fuerza necesaria para moverlo en Newton. F= 0.1 N 29.-Un eje con diámetro exterior de 18 mm gira a 20 revoluciones por segundo dentro de una chumacera estacionaria de 60 mm de longitud. Una delgada película de aceite de 0.2 mm de espesor llena el anillo concéntrico entre el eje y la chumacera. El momento de torsión necesario para hacer girar el eje es 0.0036 N m. Estime la viscosidad del aceite que llena el claro en Pa. Seg. 30.-Una placa situada a 0.5 mm de una placa fija se mueve a 0.25 fuerza por unidad de área de 2
para mantener esta velocidad. Determínese la viscosidad
fluida de la sustancia entre las 2 placas en µ
,4.08
y se requiere una
, poises, centipoises Pa. Seg.
, 4 centipoises
31.- Convierta una medición de viscosidad cinemática de 5.6 centistokes a ν
ya
.
,6.02
32.-Dos placas están separadas 6.35 mm., la placa inferior esta fija y la superior se mueve con una velocidad de 3.05 . Aceite SAE-10W-30 a 100° F de 6.5 x 10-2 llena el espacio entre las placas. ¿Cuál es el esfuerzo cortante entre las placas? τ
33.- Una película uniforme de aceite con viscosidad de 1.4 poises y de 0.025 mm de espesor separa dos discos montados coaxialmente de 0.20 m de diámetro. Ignorando el efecto de las orillas calcular el par motor necesario para que un disco gire a 400 rpm respecto al otro. T 34.-Un fluido tiene una viscosidad de 6 centipoises y una densidad de 50 . Determínese su viscosidad cinemática en
, Stokes.
ν 35.- Un fluido tiene una densidad relativa de 0.83 y una viscosidad cinemática de 4 stokes ¿Cuál es su viscosidad en unidades de , , 6.93 36.- Un cuerpo con peso de 120 lb con área superficial plana se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado lubricado que forma un ángulo de 30 con la horizontal. Para una viscosidad de 1 poise y velocidad del cuerpo de 3 , determínese el espesor de la película lubricante. Pies 37.- Un disco horizontal de 6 pulgadas de diámetro gira una distancia de 0.08 pulgadas sobre una superficie sólida. Agua a 60 llena el hueco. Calcule el momento torsional requerido para hacer girar el disco a 400 rpm. Lb-pie 38.-Dos superficies planas de grandes dimensiones están separadas 25 mm y el espacio entre ellas está lleno con un líquido cuya viscosidad absoluta es de 0.10 . Suponiendo que el gradiente de velocidades sea lineal ¿qué fuerza se requiere para arrastrar una placa de muy poco espesor y de 40 dm2 de área a la velocidad constante de 32 si la placa dista 8 mm de una de las superficies? F = 2.4 kg 39.- Se jala horizontalmente una placa plana de 40 cm 40 cm a 2
a través de una capa
de aceite de 3.6 mm de espesor, que está entre dos placas una estacionaria y la otra moviéndose a una velocidad constante de 0.3 . Suponiendo que la velocidad en cada una de las capas de aceite varía en forma lineal determine la fuerza que se necesita aplicar sobre la placa para mantener este movimiento. F =12.5 N 40.- Una placa delgada se mueve entre dos superficies estacionarias planas horizontales paralelas a una velocidad de 5 . Las dos superficies estacionarias están espaciadas entre si 4 cm y el medio entre ellas está lleno de aceite con viscosidad de 0.9 N s/m 2. La parte de la placa que está sumergida en aceite en cualquier tiempo dado tiene una longitud de 2m y una anchura de 0.5 m. Si la placa se mueve en el plano medio entre las superficies. Determine la fuerza necesaria para mantener este movimiento. ¿Cuál sería la respuesta si la placa estuviera a1 cm de distancia de la superficie inferior y a 3 cm de la superficie superior F = 450 N, F = 600 N
