PRIMER TALLER DE MECANICA DE FLUIDOS B1
Archivo Word (O pdf) con solución de los ejercicios propuestos y la solución de tres ejercicios adicionales, (ecuaciones formateadas EES o editor de ecuaciones de Word. En cada caso, resalte los resultados solicitados por el enunciado del ejercicio.), conclusiones y sugerencias. El modulo del curso estará habilitado para recibir los talleres hasta el viernes 24 de octubre de 2014. Nombre del archivo: T1_N° del grupo ***** 1. Un cuerpo de 40 kg, resbala sobre una capa lubricante que cubre un plano inclinado 30° con la horizontal, apoyándose en una de sus caras planas de 1800 cm2 de superficie. Para una viscosidad de 1 Poise y una velocidad terminal de 1,5 m/s. Determinar el espesor de la película lubricante y la potencia absorbida en el deslizamiento en kW. 2.
3.
El dispositivo mostrado en la figura consiste en un eje que hace girar un disco de 5 cm de diámetro a 60 rpm. El disco se coloca a 2 mm de un límite solido. Entre el disco y el límite hay un aceite de viscosidad 0,01 Pa*s. Se pide: a. Momento que hay que aplicar para vencer, en estado estable, la resistencia del aceite. b. Potencia consumida.
Un eje lubricado de radio R = 2 cm de sección transversal, que se desplaza dentro de una camisa concéntrica con una velocidad constante V = 4.5 m/s. La luz δ=0.1 mm es pequeña con respecto al radio R, de tal forma que se puede suponer una distribución lineal de velocidad en el lubricante. ¿Cuáles son los requerimientos de potencia para mantener el eje moviéndose a velocidad constante? L=16 cm, νoil= 1.45E‐4 m2/s y Soil = 0.80 L 2*R V
δ
4.
Dentro de un cilindro hueco de 25 cm de altura, 10 cm de diámetro y 8 cm de diámetro interior, se introduce un cilindro macizo de la misma altura, pero de 6 cm de diámetro. El material de los dos cilindros es Acero al carbón AISI1010.Si al llenar el espacio entre los cilindros con una sustancia desconocida, el peso del sistema se incrementa en un 75.6% Determine la densidad de la sustancia desconocida. Cuál es su identidad química.
5.
Una fábrica de cilindros para laminación, de acero AISI 4340H de ø 20" y 2 m de longitud, los reviste mediante un tratamiento electrolítico, con una capa de 0,04 mm de espesor, de cromo duro industrial de densidad 7,2 gr/cm3 y dureza 68 HRC. Si la producción mensual es de 500 cilindros determine la masa de cromo duro requerida mensualmente para esta operación. Asuma una eficiencia del proceso del 85%.
6.
Un recipiente elástico, herméticamente cerrado, está lleno de metanol líquido a ‐15 °C , y un bar de presión absoluta. El sistema se calienta hasta los 70 °C y como consecuencia del aumento de presión que experimenta el líquido al tratar de dilatarse, el recipiente se expande 1.5% en volumen. Determinar la presión final en el líquido. (Datos: α = 1,002E‐05 [1/pa]; β = 0,00334 [1/C])
7.
En el proceso de llenado a 20 °C de un sistema hidráulico se utilizaron 300 L de Aceite, de los cuales 25 L quedaron en el depósito cilíndrico abierto de reserva del sistema. Si la temperatura oscila entre ‐10°C y + 70 °C, Determine el nivel de aceite mínimo y máximo en el depósito. El radio del depósito es de 25 cm. El coeficiente de expansión térmica del liquido es β =0,00072 [1/K].
8.
Cuál es el diámetro necesario para que en un tubo de vidrio el descenso capilar del mercurio sea de 1 mm, siendo la tensión superficial del mercurio 51,33.10‐2 N/m y sabiendo que las fuerzas de adhesión son despreciables frente a las de cohesión?
9.
Se introducen simultáneamente en un líquido que moja el material del que están conformados un tubo de 3 mm de diámetro interno y dos placas planas verticales paralelas y separadas 3 mm. Comparada con la columna que asciende por el interior del tubo, se observa que la longitud de la columna de líquido que asciende entre las placas es: a. Igual. b. El doble. c. La mitad. d. El triple.
10. Al comparar la sobrepresión que hay dentro de una burbuja de jabón de 5 mm
de diámetro y la que hay dentro de una gota de agua de 3mm diámetro, se establece que la tensión superficial de la solución jabonosa es del 70% de la tensión superficial del agua porque la relación de la sobrepresión en el interior de la burbuja de jabón a la del interior de la gota de agua es: a. 1.02 b. 0.35 c. 0.84 d. 0.63
11. Dos placas planas delgadas, inclinadas un ángulo
α, se encuentran semisumergidas en un depósito que contiene un líquido de tensión superficial conocida γ, y ángulo de contacto θ, como se muestra en la figura A la altura de la superficie libre del líquido en el depósito, las dos placas se encuentran separadas una distancia L y tienen un espesor b en la dirección perpendicular al papel. En la región entre las placas el líquido sube una distancia h , tal como se indica. Si la densidad del líquido es ρ , obtenga una expresión de la tensión superficial γ en función del resto de las variables. γ = γ (α, θ,L, ρ ,h). 12. Dos pompas de una solución jabonosa de radios R1 = 7[cm] y R2= 4[cm],
se fusionan para formar una sola burbuja de diámetro D3. Suponiendo un proceso isotérmico, determinar el valor del diámetro D3. La tensión superficial de la solución jabonosa es de 43 dyne/cm. La presión atmosférica es de 1 Atm.
13. Mediante el dispositivo mostrado se formaron dos burbujas, cada una con soluciones jabonosas de diferente concentración de tenso‐activos. La burbuja 1 con solución
jabonosa, de tensión superficial 45 dyne/cm. Determine la tensión superficial de la R2= 2[cm]; H = solución jabonosa de la burbuja 2. Datos: R1 = 4[cm]; 0,5[cm].
Burbuja 1
H
R2
R1 Aire
Burbuja 2
Aire
Aire
SG = 0.7
