problemas fluidos

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1. Se tiene tres placas planas paralelas de 1m por 0.5m y 0.01m de espesor; las dos primeras están separadas entre sí 9 mm, y las dos últimas 16 mm. El espacio entre ellas está lleno con glicerina a 29°C. Determinar qué fuerza hay que imponer sobre la placa central para conseguir que se desplace, a velocidad constante, 9 metros en un minuto. Las otras placas se mantienen fijas. Se puede asumir que la variación de velocidad de la glicerina entre las placas es lineal. 2. Un tanque cúbico, sin tapa, de 3 pies de lado, fabricado en lámina de acero de 1 cm de espesor contiene 107 galones (US) de aceite de 34°API a 60°F, se coloca sobre una rampa muy larga, de 18 grados de pendiente. Mediante una cadena, fija a una argolla que tiene en el centro una de las paredes laterales, se acelera de manera uniforme el tanque rampa arriba. Asumiendo que al comienzo del movimiento no hay derrames, y despreciando la fricción, determinar la máxima magnitud de la fuerza (paralela a la rampa) que debe ejercer la cadena para que el aceite no se derrame durante el movimiento una vez éste se haya estabilizado. 3. Un manómetro está formado por dos tubos verticales conectados por un tubo en U; los tres tubos tienen sección transversal constante (de 0.75, 1.25 y 0.11 in 2 , respectivamente). Los dos primeros contienen líquidos distintos e inmiscibles entre sí (densidad relativa 0,8 y 0,9, respectivamente). La interfase entre los dos líquidos se encuentra en la rama vertical del tercer tubo, debajo del primero. ¿En qué cantidad habría que modificar la presión sobre el líquido del segundo tubo para que la interfase se eleve otros 6 cm? 4. En un ensayo, entre dos cilindros concéntricos (20 cm de largo, 1 y 2 cm de radio), de paredes muy delgadas, se coloca glicerina; manteniendo fijo el cilindro exterior, el otro se hace rotar aplicando sobre él un momento de 26 kdina.cm. En tales condiciones,

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Fluidos

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Page 1: Problemas Fluidos

1. Se tiene tres placas planas paralelas de 1m por 0.5m y 0.01m de espesor; las dos primeras están separadas entre sí 9 mm, y las dos últimas 16 mm. El espacio entre ellas está lleno con glicerina a 29°C. Determinar qué fuerza hay que imponer sobre la placa central para conseguir que se desplace, a velocidad constante, 9 metros en un minuto. Las otras placas se mantienen fijas. Se puede asumir que la variación de velocidad de la glicerina entre las placas es lineal.

2. Un tanque cúbico, sin tapa, de 3 pies de lado, fabricado en lámina de acero de 1 cm de espesor contiene 107 galones (US) de aceite de 34°API a 60°F, se coloca sobre una rampa muy larga, de 18 grados de pendiente. Mediante una cadena, fija a una argolla que tiene en el centro una de las paredes laterales, se acelera de manera uniforme el tanque rampa arriba. Asumiendo que al comienzo del movimiento no hay derrames, y despreciando la fricción, determinar la máxima magnitud de la fuerza (paralela a la rampa) que debe ejercer la cadena para que el aceite no se derrame durante el movimiento una vez éste se haya estabilizado.

3. Un manómetro está formado por dos tubos verticales conectados por un tubo en U; los tres tubos tienen sección transversal constante (de 0.75, 1.25 y 0.11 in2, respectivamente). Los dos primeros contienen líquidos distintos e inmiscibles entre sí (densidad relativa 0,8 y 0,9, respectivamente). La interfase entre los dos líquidos se encuentra en la rama vertical del tercer tubo, debajo del primero. ¿En qué cantidad habría que modificar la presión sobre el líquido del segundo tubo para que la interfase se eleve otros 6 cm?

4. En un ensayo, entre dos cilindros concéntricos (20 cm de largo, 1 y 2 cm de radio), de paredes muy delgadas, se coloca glicerina; manteniendo fijo el cilindro exterior, el otro se hace rotar aplicando sobre él un momento de 26 kdina.cm. En tales condiciones, la velocidad en la glicerina ( V, en m/s) cambia con la distancia al eje (r, en m), según la ecuación

V = 0.4/r – 1000*r

A qué temperatura estaba la glicerina durante el ensayo?

5. A partir de los datos de viscosidad a 20 y 80°C, calcule la viscosidad del agua y del aceite de motor a 40°C. Hágalo por interpolación lineal y empleando la ecuación de Andrade.

6. Potter 2.93, para aceleraciones de 5, 10, 15, 20 y 25 m/s2.

7. Potter 2.95, para aceleraciones de 10, 20, 30, 40 y 50 m/s2, y alturas (L) de 20, 40, 60, 80 y 100 cm.

Page 2: Problemas Fluidos

8. La figura representa un tanque que tiene un tabique que separa agua y aceite (gravedad específica 0.82. Si sobre la tapa del tanque hay un piezómetro vertical a cada uno de los lados del tabique, qué altura registra la columna de aceite en el piezómetro si la del de agua mide 0.1 m?

9. Cengel, 3.51

10. Cengel, 3.121

11. El tubo de la figura está lleno con agua hasta la marca 4. En 6 está abierto a la atmósfera, pero en 1 está cerrado. Si se hace rotar alrededor de la línea 6-2 de modo que la presión en 1 y en 2 sea la misma: a) Cuál es la velocidad de rotación?b) En qué sitio es máxima la presión? c) Qué valor tiene la máxima presión?

12. En un recipiente cilíndrico de diámetro D=50cm y altura H=100cm se coloca agua hasta una altura h0=70cm. El recipiente se hace girar alrededor de su eje con velocidad constante, de modo que el agua llega justo hasta el borde. Establezca la magnitud de dicha velocidad y la altura más baja que alcanza el agua en el tanque bajo esas condiciones. Determine además la distribución de presiones en las superficies (lateral y fondo) del recipiente.

13. Cierto manómetro consiste en un tubo en U de 12.7 mm de diámetro interior, abierto en ambos extremos a la atmósfera. En una de las ramas sólo hay mercurio; en la otra hay mercurio y 9.8 cm3

de un aceite que es 40% más denso que el agua; pero la columna de aceite está interrumpida por una burbuja de aire de una pulgada de largo. En un intento por eliminar la burbuja se consigue desalojar el aire pero una tercera parte del aceite se derrama; qué tanto cambia el nivel del mercurio con respecto a la condición original?