MECÁNICA DE FLUIDOSProfesor: Juan Carlos Serrano García Serie 1 de problemas de Mecánica de Fluidos, White F., 6ta edición, Otoño de 2010 TEMAS 1 y 2: propiedades de los fluidos y estática de los fluidos: dimensiones, densidad, presión hidrostática, manómetros de fluidos múltiples, fuerzas sobre superficies planas y fuerzas sobre superficies curvas. 1. (P1.10) La fórmula de Stokes-Oseen que determina la resistencia F que actúa sobre una esfera de diámetro D en una corriente fluida de baja velocidad V, densidad ρ y viscosidad µ es: F = 3πµDV + 9π ρV 2 D 2 16 ¿Es esta fórmula dimensionalmente consistente? 2. (P1.12) En el flujo estacionario laminar a baja velocidad a través de un conducto circular, como se muestra en la figura, la velocidad u varía con el radio según la expresión: u=B ∆p 2 ( r0 − r 2 ) µ donde µ es la viscosidad del fluido y ∆p es la caída de presión entre la entrada y la salida. ¿Cuáles son las dimensiones de la constante B? A es el área de la sección transversal y Ch es un coeficiente adimensional cuyo valor es aproximadamente 100. Si los dos fluidos se encuentran a 20 °C. (P2. que tienen lugar en el flujo en una tubería de longitud L y diámetro D (ambos en ft): Q h f = L 0. Calcule la densidad del material en estudio. Agua Cotas en cm de mayor profundidad a menor: 65.15) Mott recomienda la siguiente fórmula para las pérdidas de carga hf en ft.551. 5.852 donde Q es el caudal en ft3/s.8 kg/l.13) Las superficies del agua y gasolina de la figura están abiertas a la atmósfera y a la misma altura. ¿cuál es la altura h del tercer líquido del lado derecho? .551AC D 0. El equilibrio mecánico se da en el momento que las condiciones están como lo muestra la Figura 7.63 h 1. 10 y 50. Determine las dimensiones de la constante 0.3. 4. se ha sumergido un pedazo de este en un recipiente que contiene agua y aceite. (P1. 5. (Otro) Para calcular la densidad de un material.1. El volumen del bloque es de 150 l y la 5 Bloque 65 Aceite 10 50 densidad del aceite es de 0. 23) Los dos fluidos de la figura están a 20 °C. Si el depósito tiene 30 cm de alto y contiene accidentalmente 2 cm de agua además de la gasolina. ¿cuántos centímetros de aire habrá en la parte superior del depósito cuando el indicador señale erróneamente “lleno”? 7. (P2. Determine la diferencia de presiones en Pa entre los puntos A y B.31) Los fluidos de la figura se encuentran a 20 °C. como se muestra en la figura. ¿cuál es la densidad del aceite en kg/m3? 8.6. Despreciadno el efecto de la tensión superficial. (P2.22) El indicador del depósito de un coche marca proporcionalmente a la presión manométrica del fondo del depósito. . (P2. (P2. (P2. Suponga que la gravedad es estándar y la temperatura 20 °C. El agua está a 20 °C. 11. (P2. está articulada en A y sujeta en B. Calcule la fuerza del agua sobre el panel y su línea de acción.58) En la figura.55) La compuerta AB de la figura tiene una anchura de 5 ft. Calcule: a) la fuerza sobre el apoyo B y b) las reacciones en A si la profundidad del agua es de h = 9. ¿Para qué valor de h se desbloqueará la puerta? Desprecie el peso de la puerta. la compuerta superior AB tapa una apertura circular de 80 cm de diámetro. La compuerta se mantine cerrada mediante una masa de 200 kg.5 ft. 10.9.53) 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 = 2 cm. según se muestra en la figura. . (P2.12.82) La presa de la figura es un cuarto de círculo de 50 m de anchura. (P2.85) Calcule las componentes horizontal y vertical de la fuerza hidrostática que se ejerce sobre el panel en cuarto de círculo situado en el fondo del depósito de agua de la figura. Determine las componentes vertical y horizontal que la fuerza hidrostática ejerce sobre la prensa. 14. 13. . Determine la fuerza horizontal P necesaria para mantener la compuerta es equilibrio.86) La compuerta BC en cuarto de círculo de la figura está articulada en el punto C. (P2. Estime la presión manométrica del aire si: a) la fuerza hidrostática sobre la pared AB es 48 kN o b) la fuerza hidrostática sobre la pared inferior BC es 97 kN. Todos los fluidos están a 20 °C. .15. (P2.101) La caja cerrada de la figura tiene todas las secciones transversales horizontales cuadradas. Nota: La serie se entrega el día del examen que es el lunes 13 de septiembre de 2010.