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Problemas de fluisdos de foxs

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MECANICA DE FLUIDOS

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Problemas de fluisdos de foxs

  1. 1. Un depósito de aire comprimido tiene un volumen de 0.84 3 pie . Determinar la densidad y el peso del aire en el depósito cuando éste se llena de aire a una presión manométrica de 50 2 lg/ pulb . Suponer que la temperaturaes de 70ºF y que la presión atmosférica es de 14.7 2 lg/ pulb (abs). Entre dos placas paralelas hay petróleo crudo cuya viscosidad es de 9.52x10-4 lbs/pie2 . La placa inferior está fija y la placa superior se mueve cuando se aplica una fuerza P. Si la distancia entre las dos placas es de 0.1 pulg, ¿qué valor de P se requiere para trasladar la placa con una velocidad de 3 pies/s? El área efectiva de la placa superior es de 200 plug2 . Gráfica del problema
  2. 2. Un fluido newtoniano con densidad relativa de 0.92 y viscosidad cinemática de 4x10- 4 m2 /s fluye por una superficie fija. En la figura se muestra el perfil de velocidad cerca de la superficie. Determinar la magnitud y dirección del esfuerzo cortante desarrollado sobre la placa. Expresar la respuesta en términos de U y  , con U y  expresados en unidades de metros por segundo y metros, respectivamente.
  3. 3. Un fluido newtoniano con densidad relativa de 0.92 y viscosidad cinemática de smx /104 24 fluye por una superficie fija. En la figura se muestra el perfil de velocidad cerca de la superficie. Determinar la magnitud y dirección del esfuerzo cortante desarrollado sobre la placa. Expresar la respuesta en términos de U y  , con U y  expresados en unidades de metros por segundo y metros respectivamente.
  4. 4. Un cubo sólido que mide 0.5 pies de arista y pesa 100 lb desciende por una superficie lisa que forma un ángulo de 30º con la horizontal. El bloque se desliza sobre una película de aceite cuya viscosidad es de 1.71 x 10 -2 lb.s/pie2 . Si la velocidad es de 1.2 pies/s, ¿Cuál es el grosor de la película? Suponer una distribución de velocidad lineal en la película. Gráfica del problema
  5. 5. La viscosidad de los líquidos se puede medir usando un viscosímetro de cilindro rotatorio como el que se muestra en la figura. En este dispositivo, el cilindro exterior esta fijo y el cilindro interior gira con velocidad angular ω. Se mide la torca T (par) requerida para desarrollar ω y la viscosidad se calcula a partir de estas mediciones. Obtener una ecuación que relacione μ, ω, T, l, R0 y Ri .ignorar los efectos en los extremos y suponer que la distribución de velocidad en la separación es lineal.
  6. 6. El espacio entre dos cilindros concéntricos que miden 6 pulgadas de longitud está lleno de glicerina (viscosidad =8.5 x 10 -3 lb.s/pie2 ). El radio del cilindro interior mide 3 pulg y el ancho de la separación ente los cilindros es de 0.1 pulg. Determinar la torca y la potencia requerida para hacer girar el cilindro interior a 180 rpm. El cilindro exterior está fijo. Suponer que la distribución de la velocidad en la separación es lineal. Gráfica del problema
  7. 7. Un eje de 25 mm de diámetro es empujado a través de un cojinete cilíndrico, como se muestra en la figura. El lubricante que llena la separación de 0.3 mm entre el eje y el cojinete es un aceite con viscosidad cinemática de smx /108 24 y densidad relativa de 0.91. Determinar la fuerza P requerida para empujar el eje a una velocidad de 3m/s. Suponer que la distribución de velocidad en la separación es lineal.
  8. 8. Un depósito se construye con una serie de cilindros que tienen diámetros de 0.30, 0.25 y 0.15 m como se muestra en la figura. El depósito contiene aceite, agua y glicerina, y en el fondo se conecta un manómetro como se ilustra. Calcular la lectura de manómetro, h. En la figura, el tubo A contiene tetracloruro de carbono (DR =1.60) y el depósito de almacenamiento cerrado B contiene una salmuera (DR =1.15). Determinar la presión del aire en el depósito B si la presión en el tubo A es de 2 lg/.25 pulb .
  9. 9. Un recipiente invertido se mantiene en su sitio mediante una fuerza R como se muestra en la figura. Si la densidad relativa del fluido en el manómetro es de 2.5, determinar el valor de h. El manómetro de mercurio de la figura indica una lectura diferencial de 0.30 m cuando la presión en el tubo A es de 30 mm Hg al vacío. Determinar la presión del tubo B.
  10. 10. Para el manómetro de tubo inclinado de la figura, la presión en el tubo A es de 2 lg/.8.0 pulb . El fluido en ambos tubos A y B es agua, Y el fluido en el manómetro tiene una densidad relativa de 2.6. ¿Cuál es la presión en el tubo B correspondiente a la lectura diferencial que se muestra? El sistema de la figura está a 20º C. Si la presión en el punto A es 2 /2000 ftlbf , hallar la presión en B, C y D en libras-fuerza por pie cuadrado.
  11. 11. El indicador de gasolina de un coche marca proporcionalmente a la presión manométrica del fondo del depósito, como se muestra en la figura. Si el depósito tiene 30 cm de alto y contiene accidentalmente 2 cm de agua, ¿cuántos centímetros de aire habrá en la parte superior cuando el indicador señale erróneamente “lleno”? En el sistema de la figura está a 20ºC. Calcular la presión absoluta en A en libras- fuerza por pie cuadrado. Calcular la presión en el recipiente de agua de la figura. ¿Es mayor o menor que la atmosférica?
  12. 12. Una compuerta curva de 3m de longitud está situada en el lado de un depósito que contiene agua como se muestra en la figura. Determinar la magnitud de las componentes horizontal y vertical de la fuerza del agua sobre la compuerta. ¿Esta fuerza pasa por el punto A? Explicar la respuesta. SOLUCIÓN:´ Diagrama de cuerpo libre de la compuerta Un tapón en el fondo de un recipiente a presión es de forma cónica como se muestra en la figura. La presión del aire es 50kPay el líquido en el recipiente tiene un peso específico de 3 /27 mkN . Determinar la magnitud, dirección y línea de acción de la fuerza ejercida
  13. 13. sobre la superficie curva del cono dentro del recipiente debido a la presión de 50kPa y al líquido. El malecón de concreto (peso específico = 3 /150 pielb ) de la figura posee una superficie curva y restríngela agua de mar a una profundidad de 24 pies. La traza de la superficie es una parábola, como se ilustra. Determinar el momento de la fuerza del fluido (por longitud unitaria) con respecto a un eje que pasa por la línea de base aguas abajo (punto A). PROB.2.88 (MUNSON) El madero homogéneo AB de la figura mide 0.15m por 0.35m de sección transversal. Determinar el peso específico del madero y la tensión de la cuerda.
  14. 14. SOLUCIÓN: Diagrama de cuerpo libre del madero Un globo de aire caliente pesa 500 lb, incluyendo el peso del globo, la canastilla y una persona. La temperatura del aire fuera del globo es de 80ºF y la del aire caliente dentro del globo es de 150ºF. Supóngase que al interior y exterior están a una presión atmosférica normal de 2 lg/7.14 pulb (abs). Determinar el volumen requerido del globo para resistir el peso. Si el globo es esférico, ¿cuál sería el diámetro requerido? l densímetro que se muestra en la figura tiene una masa de 0.045kgy el área de la sección transversal de este sistema es de 2 290mm . Determinar la distancia entre las marcas de graduación (sobre el vástago) para densidades relativas de 1.00 y 0.90.
  15. 15. Una masa cilíndrica M de 1m de diámetro está conectada a una compuerta rectangular de 2m de ancho como se muestra en la figura. La compuertase debe abrir cuando el nivel h del agua desciende por debajo de 2.5m. Determinar el valor necesario para M. Ignorar la fricción en la articulación de la compuerta y en la polea. “Diagrama de cuerpo libre de la compuerta y el bloque”

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