Universidad Tecnica Federico Santa MarıaDepartamento de Obras Civiles

Ayudantıa 1 - Propiedades Fundamentales de los Fluidos

2do Semestre 2015

Profesora: Vivian Aranda / Ayudante: Nicolas Corte Dıaz

Problema 1

Se introduce un capilar de vidrio de 1,0[mm] de diametro hasta el fondo de un vaso con agua de15[cm] de profundidad y se sopla hasta formar burbujas de aire.

a) Determine la diferencia de presion con respecto a la atmosferica del aire en el interior de lasburbujas, suponiendo que estas tienen el mismo diametro del capilar.

b) Calcular la altura que asciende o desciende el agua por el capilar respecto a la superficie del aguacuando se deja de soplar.

c) Si se sustituye el agua por glicerina, ¿habra que soplar con mayor o menor fuerza para formar lasburbujas?

d) ¿Es mayor o menor el nivel de la glicerina respecto al agua en el capilar cuando se deja de soplar?

e) ¿Cual es el diametro maximo necesario para que el agua pueda salir por la boca superior delcapilar, para ambos casos? Considere que el capilar tiene 30[cm] de largo.

Suponga que el angulo de contacto de la glicerina con la superficie de vidrio es igual al del agua, el cuales aproximadamente 0o. Ademas considere:

Υagua = 72,8[mN/m], Υglicerina = 63,1[mN/m], ρglicerina = 1,26 · 103[kg/m3]

Problema 2

Considere la figura 1 constituıda por cilindro y una semiesfera de base la cual esta en contactocon un lıquido de viscosidad µ. Si el radio de la semiesfera es de 10[cm] y la viscosidad del fluido en labase del sistema es de µ = 3[Pa · s], determine.

a) El momento o torque necesario para que el sistema rote con rapidez angular constante de ω =10[rad/s]

b) Si ahora la base gira con una rapidez angular de ω = 10[rad/s] pero en sentido contrario a larotacion en el item a), ¿cuanto sera la magnitud del torque externo si se desea mantener el sistemarotando con una rapidez angular constante de ω = 10[rad/s] ?

c) Determine las potencias discipadas para los items anteriores.

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Figura 1: Sistema del problema 2

Considere α = 45o, h = 0,1[cm] y una distribucion lineal de las velocidades.

Problema 3

Considere el sistema que se muestra en la figura 3, que consiste en una caja cubica de lado 50[cm]la cual desliza sobre una superficie compuesta por 2 fluidos que no se mezclan de viscosidades dinamicasy espesores distintos. Determine el peso que debe tener la caja para que esta descienda por la pendientecon una velocidad constande de 2[m/s]. Para ello considere:

e1 = 2[mm] e2 = 3[mm] µ1 = 0,9[Pa · s] µ2 = 0,4[Pa · s]

Ademas considere una distribucion lineal de velocidades en los fluidos.

Figura 2: Sistema del problema 3

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Problema 4

Un prisma cuadrado de lado a = 0,5[cm] y largo L = 50[cm] se mueve sobre una pelıcula de fluidoNewtoniano como se muestra en la figura. Si la pelıcula de fluido tiene espesor e = 1[cm] y viscosidadµ = 1,5[cPa · s] y el prisma tiene la mitad de su diagonal d sumergida, determine el valor de la fuerzaF para que el prisma se mueva con velocidad constante 1[m/s]. Considere distribucion lineal de lasvelocidades en el fluido.

Figura 3: Sistema del problema 4

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