GUÍA DE EJERCICIOS #2 – MECÁNICA DE FLUIDOS 1.
Para Para el man manóme ómetro tro difere diferenci ncial al de de la �gura, calcule la diferencia de presiones entre los puntos A y B. La gravedad especí�ca del aceite es de 0,85.
2.
Para Para el manó manómet metro ro compue compuest sto o de la �gura, calcule la presión en el punto A.
3.
Se presuriza presuriza el el agua que que está está en un tanque tanque mediante mediante aire y se mide mide la presión presión con con un manómetro de �uidos múltiples, como se muestra en la �gura P3-9. Determine la presión manométrica del aire en el tanque si h 1 0.2 m, h2 0.3 m, y h3 0.46 m. Tome Tome las dendensidades del agua, el aceite y el mercurio como 1000 kg/m3, 850 kg/m3, y 13600 kg/m3, respectivamente.
4.
Una boya boya de esponja esponja ligera ligera (cuerpo (cuerpo A) y un cubo de cemento cemento (cuerpo (cuerpo B) se mantienen mantienen en equilibrio equilibrio y reposo reposo bajo el agua. El cubo de cemento de 0.9 m de arista tiene un peso especí�co de 23580 N/m3 y está unido a la boya que tiene un peso especí�co de 790 N/m3. Calcular el volumen mínimo de la boya requerido para tener el cubo y la boya boya en equilibrio bajo el agua. Dato: Peso Peso especí�co del agua: 9810 N/m 3.
5.
Una campa campana na de buzo en forma forma de cilindro cilindro,, con una altura altura de 2,5 2,5 m, está cerrad cerradaa en el extremo superior superior y abierto en el extremo inferior. La campana desciende del aire al interior del agua ( ρ =1,025 g/cm3). Al principio el aire en la campana está a 20ºC. La campana baja a una profundidad (medida hasta el fondo de la campana) de 82,3 m. A esta profundidad la temperatura del agua es 4ºC, y la campana está en equilibrio térmico con el agua. A) ¿A qué altura el agua de mar asciende en la campana?, b) ¿A qué presión mínima debe elevarse el aire en la campana para expulsar el agua que ha entrado?
6.
Por un tubo tubo horizo horizonta ntall de secci sección ón vari variabl ablee �uye agua. En la parte del tubo de radio 6 cm. La velocidad es de 10 m/s. ¿Cuánto se debe estrechar el tubo para que la velocidad sea de 14,4 m/s. y cuál es el caudal?
7. Si 2000 2000 L/mi L/min n de de agu aguaa �uyen a través de una tubería de 300 mm de diámetro que después se reduce a 150mm, calcule la velocidad promedio del �ujo en cada tubería.
8.
Para el sistema mostrado en la �gura, calcule el �ujo volumétrico de aceite que sale de la tobera y las presiones en los puntos A y B.
9. Para el sifón de la �gura, calcule el �ujo volumétrico de aceite que sale del tanque y las presiones en los puntos A y D.
10. Para el medidor Venturi de la �gura, calcule la de�exión del manómetro h si la velocidad del �ujo de agua en la sección de 25 mm de diámetro es de 10 m/s.
11. En un recipiente que contiene un �uido de 1250 kg/m3 de densidad, se hace un ori�cio el fondo. Si el �uido
sale con rapidez de 3,0 m /seg. Cual es la altura del agua ?. Cuál es el caudal, si el radio del ori �cio es de 10 cm y viscosidad de 4,5 cP. 12. Por un tubo recto y horizontal de largo (L) con 16,0 cm de radio circula agua a 8,0 m/s. Del tubo cada 35 cm salen múltiples (n) derivaciones en ángulo recto, la primera es de 1,0 cm y la que sigue de 1,5 cm, así aumentando sucesivamente de 0,5 en 0,5 cm por todo el largo de la tubería. Al inicio del recorrido antes del tubo #1 hay un cuerpo de 150 g, ¿hasta qué longitud se logra desplazar el cuerpo en la tubería?. 13. Del punto A al punto B del sistema que aparece en la �gura, �uye aceite con peso especí �co de 8.64 kN/ m3.Calcule el �ujo volumétrico del aceite.
14. En la �gura ilustramos un sistema donde �uye agua desde un tanque a través de un sistema de tuberías de distintos tamaños y elevaciones. Para los puntos A-G calcule la carga de elevación, la carga de presión, la carga de velocidad y la carga total.
15. El nivel del agua en un tanque está 20 m arriba del suelo. Se conecta una manguera al fondo del tanque y la boquilla que está en el extremo de dicha manguera se apunta directo hacia arriba. La cubierta del tanque es hermética y la presión manométrica del aire arriba de la super�cie del agua es de 2 atm. El sistema está a nivel del mar. Determine la altura máxima hasta la cual podría subir el chorro de agua.
16. La �gura muestra un tanque de agua con una válvula en el fondo. Si ésta válvula se abre, ¿cuál es la altura máxima alcanzada por el chorro de agua que salga del lado derecho del tanque? Suponga que h=11 m, L=3 m, y θ=40° y que el área de sección transversal en A es muy grande en comparación con la que hay en B.
17. Un deposito rectangular es alimentado por un �ujo de 30 L/s de �uido. Este deposito tiene una super�cie de 20 m 2 y es evacuado mediante un sifón de 100 mm. Considerando que el sifón esta cebado y el tanque se encuentra lleno, indicar si: (a) ¿El deposito se desbordará? (b) ¿Cuál es la expresión que representa la altura (h) de la super�cie (espejo) en función del tiempo.? (c) ¿Se logra un régimen permanente? (d) ¿Cuánto demora en llegar a la cota mínima? 18. Un �uido con densidad de 1250 kg/m3 �uye a través del sistema de tuberías que se muestra en la �gura a un �ujo de 1,388x103 m3/s a la entrada de la tubería 1. El �ujo se divide en partes iguales entre las tres tuberías. Las tuberías son de acero de cédula 40. Calcule lo siguiente usando unidades SI. (a) Velocidad total del �ujo de masa m en las tuberías 1 y 3. (b) Velocidad promedio v en 1 y 3. (c) Velocidad de masa por área (G) en 1.
19. Un cilindro de 25 cm de diámetro esta cargado con un material que se comporta según la ecuación Ostwald -de Waele, con n=0,185 y K’=1,59x10 -5, el material es forzado a �uir a través de un ori �cio de 2,50 cm de diámetro. Si sobre el cilindro se aplica una fuerza 0,000125 N, ¿cuál será la velocidad a la salida?.
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