CAPITULO 1

Factores de conversión.

1.14 Convierta un volumen de 6.35 L a m3.

1.15 Convierta 6.0 ft/s a m/s.

1.16 Convierta 2500 ft3/min a m3/s.

Consistencia de unidades en una ecuación

1.40 Un lanzador tiene una ERA de 3.12 carreras por juego y ha lanzado 150 entradas. ¿Cuántas carreras limpias ha permitido el lanzador?

1.41 Un lanzador tiene una ERA de 2.79 carreras por juego permitiendo 40 carreras limpias ¿Cuántas entradas ha lanzado?

1.42 Un lanzador ha permitido 49 carreras limpias en 123 entradas. Calcule su ERA.

Definición de presión.

1.54 Una línea de cilindros de transmisión hidráulica tiene un rango de diámetros de 1 a 8 in, en incrementos de 1 in. Calcule la P requerida por cada cilindro si se debe ejercer una fuerza de 5000 lb. Dibuje una gráfica de la P en función del Diámetro.

1.55 determine su peso en Newtons (N). Después calcule la presión en Pa que se ejercería en el aceite de un cilindro de 20 mm de diámetro si usted se para sobre un pistón instalado en el cilindro. Convierta la presión resultante en psi.

1.56 Para la presión que se calculó en el problema anterior, calcula la fuerza en N que pudiera ejercerse sobre un pistón de 250mm de diámetro. Después, convierta la fuerza a libras (lb).

Módulo Volumétrico

1.64 Una medida de la rigidez de un sistema de accionamiento lineal es la cantidad de fuerza requerida para provocar cierta deflexión lineal. Para un actuador que tiene diámetro interior de 0.5 in y longitud de 42.0 in, el cual se llena con aceite de máquina, calcule la rigidez en lb/in.

1.64 Repita el problema 1.63 pero cambie la longitud del cilindro a 10.0 in. Compare los resultados.

1.65 Repita el problema 1.63 pero cambie el diámetro del cilindro a 2.00 in. Compare los resultados.

1.66 Use los resultados de los problemas 1.63 a 1.65 para generar un enunciado acerca del método general de diseño necesario para lograr un sistema muy rígido.

Fuerza y masa.

1.77 Una tonelada métrica son 1000kg (de masa). Calcule la fuerza en N necesaria para levantarla.

1.78 Convierta la fuerza encontrada en el problema anterior a lb.

1.79 Determine lo que pesa en lb y N; también su masa en slugs y kg.

Densidad, peso específico y gravedad específica

1.109 Un depósito para almacenar gasolina (sg=0.68) es un cilindro vertical con 30 ft de diámetro. Si se llena hasta una profundidad de 22 ft, calcule la cantidad de galones contenidos en el tanque y el peso de la gasolina.

1.110 ¿Cuántos galones de mercurio (sg=13.54) pesarían lo mismo que 5 gal de aceite de ricino, el cual tiene un peso específico de 59.69 lb/ft3?

1.111 Cierta roca tiene un peso específico de 2.32 y volumen de 8.64 in3. ¿Cuánto pesa esta roca?

CAPITULO 2

Viscosidad de los fluidos

2.63 En un viscosímetro de bola descendente, una bola de acero con diámetro de 0.063 in se deja caer libremente en un aceite pesado combustible que tiene gravedad específica de 0.94. El acero pesa 0.283 lb/in3. Si se observa que la bola recorre 10.0 in en 10.4 s, calcule la viscosidad dinámica del aceite en lb-s2/ft.

2.64 Un viscosímetro de tipo capilar (figura 2.7) se utiliza para medir la viscosidad de un aceite que tiene una gravedad específica (GE) de 0.90. Se aplican los siguientes datos. Determine la viscosidad dinámica del aceite en lb-s2/ft.Diámetro interior del tubo (D): 0.1inLongitud entre las llaves del manómetro (L): 12inFluido del manómetro: mercurio.Deflexión del manómetro (h): 7inRapidez del flujo (): 4.82ft/s

2.75 Un aceite se prueba utilizando un viscosímetro Saybolt y su viscosidad es de 4690 SUS a 80 C. Determine la viscosidad cinemática del aceite en mm2/s a esa temperatura.

CAPITULO 3

Presión absoluta y manométrica

3.11 Si usted fuera a viajar en un avión de cabina abierta hasta una altura de 4000 ft sobre el nivel del mar, ¿cuál será la presión atmosférica si se ajusta a la atmosférica estándar?

3.12 La cima de cierta montaña está a 13 500 ft sobre el nivel del mar. ¿Cuál es la presión atmosférica aproximada?

3.13 Expresada como presión manométrica, ¿Cuál es la presión en la superficie en la leche de un vaso?

Relación presión-elevación.

3.54 La figura 3.23 muestra un tanque cerrado que contiene gasolina flotando e agua. Calcule la presión del aire por encima de la gasolina.

3.55 La figura 3.24 muestra un contenedor cerrado de agua y aceite. Encima del aceite hay aire a 34 kPa por debajo de la presión atmosférica. Calcule la presión en el fondo del contenedor en kPa (man).

3.56 Determine la presión que hay en el fondo del tanque de la figura 3.25.

Manómetros

3.70 Para el manómetro tipo pozo de la figura 3.34 calcule PA.

3.71 La figura 3.35 muestra un manómetro tipo pozo inclinado en el que la distancia L indica el movimiento del nivel del fluido de medición conforme se aplica la presión PA sobre el pozo. EL fluido de medición tiene una gravedad especifica de 0.87 y L = 115 mm. Ignore la disminución del nivel de fluido en el pozo y calcule PA.

3.72 a. Determine la presión manométrica en el punto A de la figura 3.36.

b. Si la presión barométrica es de 737 mm de mercurio, exprese la presión que hay en el punto A en kPa (abs).

Barómetros.

3.83 Un barómetro indica que la presión atmosférica es de 30.65 in de mercurio. Calcula la presión atmosférica en psia.

3.84 ¿Cuál sería la lectura de un barómetro en pulgadas de mercurio correspondiente a una presión atmosférica de 14.2 psia?

3.85 Un barómetro indica 745mm de mercurio. Calcule la lectura de la presión barométrica en kPa (abs)?

Presión expresada como la altura de una columna de líquido

3.91 En una cámara de vacío la presión es -12.6 psig. Exprese esta expresión en in Hg.

3.92 El desempeño de un ventilador se calcula en u diferencial de presión de 12.4 in de columna de agua. Exprese esta presión en psi y Pa.

3.93 La presión de un ventilador centrifugo se calcula en u diferencial de presión de 115 in de columna de agua. Exprese esta presión en psi y Pa.

CAPITULO 4

Fuerzas debidas a la presión de un gas.

4.5 Una válvula de alivio de presión se diseña de manera que la presión de gas presente en el tanque actúe sobre un pistón con diámetro de 30mm. ¿Cuánta fuera de resorte se debe aplicar a la parte exterior del pistón para mantener la válvula cerrada bajo una presión de 3.50MPa?

4.6 Un cañón impulsado por gas dispara proyectiles mediante la inducción de gas nitrógeno a 20MPa en un cilindro que tiene un diámetro interior de 50mm. Calcule la fuerza ejercida sobre el proyectil.

4.7 La escotilla de salida de una nave espacial tripulada se diseña de manera que la presión interna de la cabina aplique cierta fuerza que ayude a mantener sellado. Si la presión interna es de 34.4kPa (abs), y la presión externa es un vacío perfecto, calcule la fuerza ejercida sobre la escotilla cuadrada con lados de 800mm.

Fuerzas ejercidas sobre superficies planas horizontales bajo líquidos

4.11 Calcule la fuerza total ejercida sobre el fondo del tanque cerrado que se muestra en la figura 4.23 si la presión del aire es de 52 kPa (man).

4.12 Si la longitud del tanque de la figura 4.24 es de 1.2 m, calcule la fuerza total ejercida sobre el fondo del tanque.

4.13 Un puerto de observaciones se ubica sobre una superficie horizontal de un pequeño submarino. La forma del puerto se muestra en la figura 4.25. Calcule la fuerza total que actúa sobre el puerto cuando la presión del submarino es de 100 kPa (abs) y el submarino está operando a una profundidad de 175 m en agua de mar.

Fuerzas ejercidas sobre paredes rectangulares.

4.15 Un tonel tiene un lado inclinado (figura 4.27). Calcula la fuerza resultante en ese lado si el tonel contiene 15.7ft de glicerina. También calcule la ubicación del centro de presión y muéstrela con un bosquejo de la fuerza resultante.

4.16 La pared que se muestra en la figura 4.28 tiene 20ft de largo. A) Calcule la fuerza total ejercida sobre la pared con la presión del agua y localice el centro de presión. B) Calcule el momento debido a esta fuerza sobre la base de ésta pared.

4.17 Si la pared de la figura 4.29 tiene 4m de largo, calcule la fuerza total ejercida sobre la pared por la presión del aceite. También localice la ubicación del centro de presión y muestre la fuerza resultante sobre la pared.

Fuerzas ejercidas sobre áreas planas sumergidas

4.40 La figura 4.44 se muestra una puerta rectangular que retiene agua detrás. Si el agua tiene una profundidad de 6 ft, calcule la magnitud y la ubicación de la fuerza resultante sobre la puerta. Después calcule las fuerzas ejercidas en la bisagra de la parte superior y en el tope de fondo.

4.41 En la figura 4.45 se muestra una puerta con bisagras en su parte inferior y sostenida por un soporte simpe en la parte superior. La puerta separa dos fluidos. Calcule la fuerza neta ejercida sobre la puerta por el fluido de cada lado. Después calcule la fuerza ejercida sobre la bisagra y sobre el soporte.

4.42 En la figura 4.46 se muestra un tanque de agua con un tubo circular conectado en su parte inferior. Una puerta circular sella la abertura de la tubería para evitar el flujo. Con el fin de drenar l tanque, se utiliza un malacate para mantener la puerta abierta. Calcule la cantidad de fuerza que debe ejercer el cable del malacate para abrir la puerta.

Carga piezométrica.

4.44 Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre el área indicada y la ubicación del centro de presión. Muestre la fuerza resultante sobre el área y dimensione claramente su ubicación, considerando que el tanque está sellado en la parte superior con una presión de 25kPa por encima del fluido. Véase la figura 4.32.

4.45 Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre el área indicada y la ubicación del centro de presión. Muestre la fuerza resultante sobre el área y dimensione claramente su ubicación, considerando que el tanque está sellado en la parte superior con una presión de 2.00 psig por encima del fluido. Véase la figura 4.38.

4.46 Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre el área indicada y la ubicación del centro de presión. Muestre la fuerza resultante sobre el área y dimensione claramente su ubicación, considerando que el tanque está sellado en la parte superior con una presión de 4psig por encima del fluido. Véase la figura 4.40.

Fuerzas ejercida sobre superficies curvas

Se muestra una superficie curva que restringe un cuerpo de fluido estático. Calcule la magnitud del componente horizontal de la fuerza y calcule el componente vertical de la fuerza ejercida por el fluido sobre esa superficie. Después calcule la magnitud de la fuerza resultante y su dirección. Muestre la fuerza resultante que actúa sobre la superficie curva. En cada caso la superficie de interés es una porción de un cilindro que tiene la longitud de superficie que se da en el planteamiento del problema.

4.54 Utilice la figura 4.54. La superficie tiene 60 in de largo.

4.55 Usando la figura 4.47. La superficie tiene 2 m de largo y hay una presión de 7.5 kPa por el aire que hay encima del fluido.

4.56 Usando la figura 4.48. La superficie tiene 2.5m de largo y hay una presión de 4.65 kPa por el aire que hay encima del fluido.

CAPITULO 5

Flotabilidad

5.35 Un flotador construido en u puerto marítimo esta hecho a partir de u espuma uniforme con peso específico de 12 lb/ft3. Se construyó en la forma de un sólido rectangular de 18 in2 y tiene 48 in de longitud. Un bloque de concreto (peso específico = 150 lb/ft3) que pesa 600 lb en el aire está unido al flotador mediante un cable. La longitud del cable se ajusta de modo que 14 in de altura del flotador estén por encima de la superficie con el eje más largo en posición vertical. Calcule la tensión que hay en el cable.

5.37 un cubo con lado de 6 in esta hecho de aluminio que tiene u peso específico de 0.1 lb/in3. Si el cubo está suspendido de un alambre con la mitad de su volumen de agua y la otra mitad en aceite (sg=0.85) ¿Cuál es la tensión presente en el alambre?

5.38 un cilindro solido con su eje en posición horizontal se asienta completamente sumergido en un fluido en el fondo de un tanque. Calcule la fuerza ejercida por el cilindro sobre el fondo del tanque considerando los siguientes datos. D=6 in, L=10 in, γc=0.284 lb/in3 (acero), γf=62.4 lb/in3.

Estabilidad

5.72 Un castillo de juguete debe moldearse con polietileno para ser usado como decoración en acuarios. El polietileno tiene un peso específico de 9.125 N/m3. ¿El castillo se hundirá de manera natural o se le deberán colocar pesas para mantenerlo en el fondo? Determine la fuerza requerida para mantenerlo en posición si se moldea con 125 cm3 de polietileno.

5.73 Una cámara submarina (figura 5.36) debe colgar de un flotador en el océano, eso le permitirá tomar videos constantes de la vida submarina. La cámara es relativamente pesad; pesa 40 lb y tiene un volumen de 0.3 ft3. La cámara colgara a una distancia de 2 ft por debajo del flotador mediante un par de cables, con el que podrá tomar los videos a esa profundidad constante. El flotador será cilíndrico y tendrá gravedad especifica de 0.15 y espesor de 6 in. ¿Cuál es el diámetro mínimo necesario para el flotador? Tenga en cuenta que para el flotador la línea de flotador será coincidente con su parte superior. Si el flotador tuviera un diámetro ¿qué pasaría? Si el flotador se hiciera con diámetro más pequeño ¿Qué pasaría?

5.74 Resuelva de nuevo el problema 5.73 pero esta vez con la cámara instalada encima del flotador, fuera del agua ¿Qué diámetro mínimo del flotador se requiere para este arreglo? Si el flotador tuviera un diámetro ¿qué pasaría? Si el flotador se hiciera con diámetro más pequeño ¿Qué pasaría?