Examen 14 Julio 2020, preguntas y respuestas PDF

Preview

Summary

15255 - MECÁNICA DE FLUIDOS 1 CURSO 2010/PROBLEMAS TEMA 2: Hidrostática Lección 4. Fuerza en Hidrostática 4.- Fuerza hidrostática sobre superficies planas4 compuerta AB de la figura mide 1,2 m de longitud y 0,8 m de anchura. Despreciando la presión atmosférica, calcule la fuerza F sobre la compuerta...

Description

15255 - MECÁNICA DE FLUIDOS 1

CURSO 2010/2011

PROBLEMAS TEMA 2: Hidrostática

Lección 4. Fuerza en Hidrostática

4.1.- Fuerza hidrostática sobre superficies planas

4.1 La compuerta AB de la figura mide 1,2 m de longitud y 0,8 m de anchura. Despreciando la presión atmosférica, calcule la fuerza F sobre la compuerta y la posición de su centro de presiones X. (P2.51 White)

4.2 Una compuerta vertical mide 4 m de anchura y está separando un nivel de agua de 2 m de otro de 3m, estando ambos a 20ºC. Calcule el momento respecto al fondo que es necesario para mantener la compuerta en esa posición. (P2.52 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

1/18

4.3 El panel ABC de la cara inclinada del depósito de agua de la figura tiene forma de triángulo isósceles con vértice en A y base BC=2m. Calcule la fuerza del agua sobre el panel y su línea de acción. (P2.53 White)

4.4 El depósito de la figura tiene una anchura de 2 m perpendicular al papel. Despreciando el efecto de la presión atmosférica, calcule la fuerza hidrostática resultante sobre el panel BC (a) a partir de la fórmula simple (b) calculando separadamente las fuerzas horizontal y vertical. (P2.57 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

2/18

4.5 *La presión manométrica de la bolsa de aire de la fugura es de 8.000 Pa. El depósito es cilíndrico. Calcule la fuerza hidrostática neta (a) en el fondo del depósito, (b) en la superficie cilíndrica CC y (c) en la superficie anular BB. (P2.60 White)

4.6 *La compuerta ABA de la figura es una masa homogénea de 180 kg, 1,2 m de anchura, articulada en A y apoyada sobre B. Todos los fluidos se encuentran a 20ºC. ¿A qué profundidad del agua se anula la fuerza en el punto B? (P2.61 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

3/18

4.7 La compuerta AB de la figura es semicircular, está articulada en B y se mantiene vertical mediante una fuerza horizontal P ¿Cuál es la fuerza P necesaria para mantener el equilibrio? (P2.65 White)

4.8 *La compuerta AB de la figura tiene forma de triángulo isósceles, está articulada en A y pesa 1.500 N. ¿Cuál es la fuerza horizontal P que se debe aplicar en el punto B para mantener el sistema en equilibrio? (P2.68 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

4/18

4.9 La compuerta circular ABC de la figura tiene un radio de 1 m y está articulada en el punto B. Calcule la fuerza P mínima para mantener la compuerta cerrada cuando h=8m. Desprecie la presión atmosférica. (P2.77 White)

4.10 En el depósito cerrado de la figura todos los fluidos se encuentran a 20ºC y la bolsa de aire está presurizada. La fuerza hidrostática neta sobre el panel de 30 por 40 cm que está en la base del agua es de 8.450 N. Estime (a) la presión en la bolsa de aire y (b) la lectura en el manómetro de mercurio. (P2.80 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

5/18

4.11 *La compuerta AB de la figura tiene una anchura de 7 ft y pesa 3.000 lbf cuando está sumergida. La compuerta está articulada en el punto B y se apoya sobre una pared lisa en A. Determine el mínimo nivel de agua h que abrirá la compuerta. (P2.81 White)

4.12 Determinar el mínimo valor de z para el cual la compuerta girará en sentido antihorario si la puerta es (a) rectangular de 5 ft de alto por 4 ft ancho, (b) triangular con 4 ft de base y 5 ft de altura. (3.17 Franzini)

Una placa rectangular de 5 x 4 m está sumergida en agua en la que existe una capa de aceite de 2 m de espesor (S=0,8). Determinar la magnitud de fuerza en una de las caras de la placa y la localización del centro de presiones si el borde superior es (a) la superficie de aceite, (b) 1 m debajo de la superficie de aceite, (c) 100 debajo de la superficie de aceite. (3.18 Franzini

4.13

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

6/18

4.14 La compuerta rígida OAB gira respecto a O y empuja un apoyo rígido soportado en B. ¿cuál es la fuerza horizontal mínima P que se requiere para mantener cerrada la compuerta si su ancho es de 3 m. (no considerar el peso de la compuerta, ni los rozamientos, la otra cara de la compuerta está a la presión atmosférica). (2.36-2.58 Munson)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

7/18

4.2.- Fuerza hidrostática sobre superficies curvas

4.15 La presa de la figura es un cuarto de círculo de 50 m de anchura. Determine las componentes vertical y horizontal que la fuerza hidrostática ejerce sobre la presa y el punto CP en el que la fuerza incide sobre la presa. (P2.82 White)

4.16 *La compuerta AB de la figura es un cuarto de círculo de 10 ft de anchura articulada en el punto B. Determine la mínima fuerza F que permite mantener abierta la compuerta. Suponga que la compuerta es uniforme y pesa 3.000 lbf. (P2.83 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

8/18

4.17 *Determine (a) la fuerza hidrostática total sobre la superficie curva AB de la figura y (b) su línea de acción. Desprecie la presión atmosférica y considere que la superficie tiene anchura unidad. (P2.84 White)

4.18 La compuerta ABC, a veces llamada compuerta Tainter, tiene forma de arco de círculo y se puede subir y bajar haciéndola girar alrededor del punto O. En la posición que se muestra en la figura, determine (a) la fuerza hidrostática del agua sobre la compuerta y (b) su línea de acción. ¿Pasa la fuerza por el punto O? (P2.88 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

9/18

4.19 *El depósito de la figura tiene un orificio de 1 ft de diámetro en su cara superior. El orificio se cierra mediante un tapón cónico de 45º. Si se desprecia el peso del tapón, calcule la fuerza F necesaria para mantener el tapón en el orificio. (P2.90 White)

4.20 Un depósito de agua de 4 m de diámetro está formado por dos semicindros de 4,5 KN/m cada uno unidos mediante remaches, como se muestra en la figura. Si se desprecia el efecto de las caras laterales, determinar la fuerza que se ejerce sobre cada remache. (P2.92 White)

4.21 Una cáscara con forma de un cuarto de esfera de radio R está sumergida en un líquido de peso específico ρg y profundidad h>R. Determine una expresión analítica para la resultante de la fuerza hidrostática sobre la cáscara y su línea de acción. (P2.93 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

10/18

4.22 El cuerpo uniforme A tiene una anchura b perpendicular al papel y está en equilibrio estático cuando se gira alrededor de la articulación O. ¿Cuál es la densidad relativa del cuerpo si (a) h=0 y (b) h=R? (P2.95 White)

4.23 El panel curvo BC tiene un arco de 60º y es perpendicular al fondo en el punto C. Si el panel tiene una anchura de 4 m, estime la resultante de la fuerza hidrostática sobre el panel. (P2.96 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

11/18

4.24 *La compuerta AB de la figura tiene forma de tres octavos de círculo, una anchura de 3 m, está articulada en B y se apoya sobre la pared en A. Calcule las fuerzas de reacción en los puntos A y B. (P2.97 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

12/18

4.25 *La compuerta ABC de la figura es un cuarto de círculo de 8 ft de anchura. Calcule Las fuerzas hidrostáticas vertical y horizontal sobre la compuerta y la línea de acción de la resultante. (P2.98 White)

4.26 Una esfera de 3 ft de diámetro con un peso de 400 lbf cierra un orificio 1 ft de diámetro del depósito de la figura. Calcule la fuerza F requerida para sacar la esferera del orificio. (P2.99 White)

4.27 (a) Encontrar la fuerza horizontal y vertical por pie de ancho que actúa en la compuerta de la figura, (b) Localizar la fuerza horizontal indicar la línea de acción de la fuerza vertical sin calcular su localización, (c) Localizar la fuerza vertical. (3.20 Franzini)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

de

e

13/18

4.28 *Una puerta en forma de superficie cilíndrica sujeta el agua de una presa. El radio de la superficie es de 22 ft y su longitud de 36 ft. La puerta puede pivotar sobre el punto A que está 10 ft por encima del punto C. Determinar la magnitud de la fuerza resultante, ¿pasa por el punto A?. (2.12R Munson)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

14/18

4.29 Un cilindro de 9 ft de longitud flota en aceite y se apoya contra una pared. Determinar la fuerza horizontal que el cilindro ejerce sobre la pared en el punto de contacto A. (2.14R Munson)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

15/18

4.30 *Una puerta parabólica AB gira en torno al punto A y cierra en B. Tiene 10 ft de ancho. Determinar las componentes de las fuerzas que ejerce el agua. (2.58 Shames)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

16/18

4.31 *La sección de una canoa responde a la curva y=ax 2, donde a=3,89 m-1 estando las coordenadas en metros. El ancho de la canoa es constante W=0,6 La longitud total L=5,25 m. Determinar una expresión que relacione la masa total de la canoa con la distancia d entre la superficie del agua y la parte superior de la canoa. Calcular el peso máximo para que la canoa flote. (3.74

m.

Pritchard)

4.3.- Fuerza en fluidos estratificados 4.4.- Transmisión de presiones, principio de Pascal

4.32 Un camión de combustible tiene un depósito de sección transversal aproximadamente elíptica de 3 m de eje mayor horizontal y 2 m de eje menor vertical. Su parte superior está ventilada a la atmósfera. Si la mitad del tanque está lleno con gasolina y la otra mitad con agua. ¿cuál es la fuerza hidrostática sobre el panel elíptico final? (P2.101 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

17/18

4.33 Un depósito cúbico de 3x3x3 m contiene estratificados en su interior 1 metro de fluido cuya densidad relativa es S=1,0; 1 metro de fluido con S=0,9 y 1 metro de fluido con S=0,8. Despreciando la presión atmosférica, determine (a) la fuerza hidrostática sobre el fondo y (b) la fuerza sobre uno de los paneles laterales. (P2.102 White)

Tema 2: Hidrostática

Lección 4: Fuerza en Hidrostática

18/18...