Prob. Propuestos Viscosidad,Comp,Tension Superficial 2019-02 PDF

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PROBLEMAS PROPUESTOS MECANICA DE FLUIDOS Curso Mecánica de Fluidos 2019-Fecha : 23 de Agosto de 20191.- a) Calcule el peso de un recipiente de aceite en Newton (N) si posee una masa de 750 kg. b) Si el recipiente en a) tiene un volumen de 0 m3, calcule la densidad, peso específico y Gravedad Específ...

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PROBLEMAS PROPUESTOS MECANICA DE FLUIDOS Curso Mecánica de Fluidos 2019-02 Fecha

:

23 de Agosto de 2019

1.- a) Calcule el peso de un recipiente de aceite en Newton (N) si posee una masa de 750 kg. b) Si el recipiente en a) tiene un volumen de 0.85 m3, calcule la densidad, peso específico y Gravedad Específica (Sg) del aceite. c) El amoniaco líquido tiene una Gravedad Especifica (Sg) de 0.72. Calcule el volumen en cm3 que tendría un peso de 8 lb. d) Cual es la diferencia entre un fluido newtoniano y un fluido no newtoniano. Viscosidad: 2.- El huelgo radial de la figura cilindrica compuesta mostrada es de 3 mm y el liquido que contiene, tiene una viscosidad dinamica de 5 poise. Determine cual es el torque que se produce cuando el cuerpo cilindrico compuesto gira a 100 rpm alrededor de su eje. w 3 mm

0.80m

R=0.6m

r=0.3m

0.50m

3,- En la figura un aceite de viscosidad μ llena la pequeña holgura de tamaño e, a) Despreciando el esfuerzo debido al fluido ejercido sobre la cara circular inferior, obtenga una expresión para el par T requerido para hacer girar el tronco de cono a velocidad angular constante ω, b) ¿Cuál es la velocidad de generación de calor, en Julios por segundo (1 Julio = 1 N.m), si la viscosidad del aceite es de 0.30 N.s/m2, ω = 90 rpm, α = 45º , a = 60 mm, b = 75 mm y e = 0.2 mm?

4.- Se mide la distribucion de velocidades en un tubo de 2.5 cm de diametro y resulta ser v(r) = 10(1r2/ro) m/s, donde ro es el radio del tubo. Calcule el esfuerzo cortante en la pared si el liquido que fluye es agua a 25°C. 5.- La viscosidad dinámica de un fluido es 4 centipoise (=0.04g/cm.s) y su densidad 60 lbm/pie3. Determinar la viscosidad cinemática del fluido en unidades Inglesas y en Stokes. 1 Stoke = 1 cm2/s 6.- Con referencia a la siguiente figura, el fluido tiene una viscosidad absoluta de 6.70x10-3 kg seg/m2 y una densidad relativa de 0.90. Calcular el grandiente de velocidades y el modulo de la tension cortante en el contorno y en los puntos situados a 30 mm,50 mm y 75 mm del contorno, suponiendo a) una distribucion de velocidades lineal y b) una distribucion de velocidades parabolica. La parabola en el dibujo tiene su vertice en A. El origen esta en B.

75mm

7.- Un cuerpo en forma de cono truncado gira a velocidad angular constante de 150 rad/s en un recipiente con aceite SAE 10W a 20°C (μ= 1 poise), como se muestra en la figura. Si el espesor de la película de aceite es de 1,7 mm, determine la potencia necesaria para mantener este movimiento. Determine también la reducción en el consumo de la potencia necesario cuando la temperatura del aceite se eleva hasta 80°C (μ= 0.0078 Pa.s). Que es un Fluido Newtoniano, de ejemplos.

D=10 cm L = 10 cm

d=3 cm Aceite SAE 10W

8.- Un eje de 1.5 m de largo y 3cm de diametro gira dentro de un cilindro con la misma longitud y un diametro de 3.06 cm. Calcule el torque requerido para hacer girar el eje interior a 2500 rpm si el espacio esta lleno de aceite SAE-30 a 20°C. Ademas, calcule la potencia requerida en caballos de fuerza (hp). Suponga un movimiento simetrico. 9.- Una banda de 45 cm de ancho se mueve como se muestra en la figura siguiente. Calcule la potencia requerida en caballos de fuerza (hp) suponiendo un perfil de velocidad lineal en el agua a 10°C.

2

10.- Hasta que temperatura se debe calentar el fuel-oil con la densidad más alta en la figura 2.4 del Libro Mecanica de Fluidos con aplicaciones en Ingenieria de Joseph Franzini, para que su viscosidad cinemática se reduzca a tres veces la del agua a 40°F? Compresibilidad: 11.- Calcule el cambio de volumen de 2.5 m3 de agua a 20°C causado por una presion aplicada de 15 MPa. 12.- Dos ingenieros desean calcular la distancia de la orilla de un lago a la otra. Uno de ellos golpea una roca contra otra bajo el agua en un lado del lago y el otro sumerge su cabeza y escucha un tenue sonido 0.72 s despues, según indica un cronometro muy exacto. Calcule la distancia entre los dos ingenieros. Tension Superficial 13.- Desarrollar una expresion que relacione la presion manometrica p que reina en el interior de una gota de liquido y la tension superficial σ. Haga lo mismo para una burbuja del mismo Diametro, a que conclusiones podemos llegar?. Aplicación: Calcule la presion en las pequeñas gotitas de 15 um de diametro que forman las maquinas aspersoras. Suponga que las propiedades son las del agua a 20°C. Calcule la presion para burbujas del mismo tamaño. 14.- Calcular la altura aproximada a la que ascenderia un liquido que moja el vidrio de un tubo capilar en contacto con la atmosfera. Aplicación: determine la altura a la que subira agua a 20°C en un tubo vertical de 0.03 cm de diametro si se une a la pared con un angulo β de 40° respecto a la vertical. 15.- El mercurio forma un angulo de β = 130° cuando esta en contacto con vidrio limpio. A que distancia bajara el mercurio en un tubo de vidrio vertical de 2.5 mm de diametro, use σ = 0.5N/m. 16.- Un método para determinar la tensión superficial de un líquido consiste en hallar la fuerza necesaria para retirar un anillo de alambre de platino de la superficie de un líquido como se muestra en la figura. Calcular la fuerza necesaria para retirar un anillo de 40 mm de diámetro de la superficie de agua a 20°C.

17.- Una aguja de acero de 7 cm de largo y 5 mm de diametro. ¿podria flotar en agua a 15°C Utilice ρ = 7000 kg/m3. 3

18.- Cual es la presión dentro de una gota de agua de 0.003 pulg de diámetro a 68 °F si la presión afuera de la gota es la presión atmosférica estándar de 14.7 psi (lb./pulg2) ? La tensión superficial del agua es 0.00501 lb./pie

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