EJERCICIOS DE FÍSICA II Profesor: José Fernando Pinto Parra


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1 Ejercicios de Dinámica de los Fluidos: REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA EJERCICIOS DE FÍSICA II Profesor: José Fernando Pinto Parra. Entre dos líneas de corriente bidimensionales de un escurrimiento incompresible la velocidad es de m/s y las líneas están separadas cm. Calcular la velocidad entre las mismas dos líneas de corriente en un punto donde se separan 0,6 cm.. En una cañería de 00 mm de diámetro escurre agua, y la velocidad media de la misma es de m/s. Calcular: el caudal volumétrico (expresado en m³/h). 3. Una manguera de jardín que tiene un diámetro interior de 0.09 m, se conecta con un aspersor de césped que consiste simplemente en una caja con 4 agujeros cada uno de m de diámetro. Si el agua en la manguera tiene una velocidad de 0.9 m/s, A qué velocidad sale de los aguje r os del aspersor? 4. Un tubo que conduce un fluido incompresible cuya densidad es,30 X 03 Kg/m3 es horizontal en h0 = 0 m. Para evitar un obstáculo, el tubo se debe doblar hacia arriba, hasta alcanzar una altura de h =,00 m. El tubo tiene área transversal constante. Si la presión en la sección inferior es P0 =,50 atm, calcule la presión P en la parte superior. 5. Un tanque está lleno de agua hasta una altura m. Tiene un orificio en una de sus paredes a una profundidad 0,5 m bajo la superficie del agua. Encontrar la distancia x a partir del pie de la pared de la cual el chorro llega al piso. 6. El fluido del manómetro del tubo pilot de la figura es mercurio. Al introducir dicho tubo en una corriente de agua, la altura manométrica es,336cm. Despreciando efectos de desalineación y otros errores, cuál es la velocidad V del flujo?

2 7. En un canal abierto fluye agua por debajo de una compuerta tal como se muestra en el esquema. El flujo en las secciones y es uniforme, es decir las líneas de corriente son rectas y paralelas. Determinar la magnitud y dirección de la fuerza que se ejerce sobre la compuerta, siendo a el ancho de la misma. H=0,6m y x V=0,5m/s H V=3,9m/s 8. Un medidor venturi vertical conduce un líquido de r = 0,8. El diámetro de entrada es de 50 mm y el diámetro de salida es de 75 mm. La conexión de presión en la garganta se encuentra a 50 mm por encima de la entrada. Si el caudal volumétrico es de 40 l/s, calcular: a) la diferencia de presión entre la entrada y la salida y b) la diferencia de nivel en un manómetro de mercurio de tubo en U conectado entre esos dos puntos, si los tubos por encima del mercurio están llenos de líquido (teniendo en cuenta que la r del mercurio es3, 6). ØS=75mm S 50mm X3 ØE=50mm E X Q=40l/s 9. Un medidor de Venturi tiene un diámetro de tubo de una pulgada, y un diámetro en el cuello de 5 pulgadas. Si la presi6n del agua en el tubo es de 8.0 lb/ pulgada, y en el cuello de 6 lb/ pulgada, calcular el gasto del agua en pies /s. 0. Por una tubería inclinada circula agua a razón de 9 m 3 /min, como se muestra en la figura: En a el diámetro es 30 cm y la presión es de Kf/cm. Cuál es la presión en el punto b sabiendo que el diámetro es de 5 cm y que el centro de la tubería se halla 50 cm más bajo que en a?

3 . Un tanque cilíndrico de,80 m de diámetro descansa sobre una plataforma de una torre a 6 m de altura, como se muestra en la figura. Inicialmente, el tanque está lleno de agua, hasta la profundidad h0 = 3 m. De un orificio que está al lado del tanque y en la parte baja del mismo, se quita un tapón que cierra el área del orificio, de 6 cm. Con qué velocidad fluye inicialmente el agua del orificio? Cuánto tiempo necesita el tanque para vaciarse por completo?. Un tanque cilíndrico de, m de diámetro se llena hasta 0,3 m de profundidad con agua. El espacio encima del agua está ocupado con aire, comprimido a la presión de,06 X 05 N/m. De un orificio en el fondo se quita un tapón que cierra un área de,5 cm 3. Calcular la velocidad inicial de la corriente que fluye a través de este orificio. Encontrar la fuerza vertical hacia arriba que experimenta el tanque cuando se quita el tapón.

4 3. En la figura, el fluido es agua y descarga libremente a la atmósfera. Para un flujo másico de 5 kg/s, determine la presión en el manómetro. 4. El tanque de una poceta tiene una sección rectangular de dimensiones 0cmx40cm y el nivel del agua está a una altura h = 0 cm por encima de la válvula de desagüe, la cual tiene un diámetro d = 5 cm. Si al bajar la palanca, se abre la válvula: a) Cuál será la rapidez inicial de desagüe por esa válvula en función de la altura de agua remanente en el tanque? b) Cuál es la rapidez inicial de desagüe? No desprecie la velocidad en la superficie del tanque. 5. Dado un depósito vertical que contiene un líquido hasta una altura H, determinar en donde hay que hacer dos agujeros para que el alcance de los chorros sea el mismo.

5 6. Una jeringa hipodérmica contiene una medicina con la densidad del agua. El barril de la jeringa tiene un área de sección transversal A= m, y la aguja tiene una sección de a= m. En ausencia de fuerza en el émbolo, la presión en todos los puntos es atm. Una fuerza F de magnitud N actúa sobre el émbolo. Determine la rapidez con la que la medicina sale por la punta de la aguja. 7. En la figura se muestra una tubería descargando agua con un gasto de.5 litros por segundo, en un tanque, A, que tiene un diámetro de 0 cm, el cual a su vez descarga a través de una llave de paso con un diámetro de ½ pulgada a otro tanque, B, de 60 cm de diámetro y 90 cm de altura (h3). El tanque A se encuentra sobre un pedestal a una altura h =.5 m sobre el nivel del suelo. El tanque B se encuentra sobre el suelo. Calcular: a) La altura a la cual el nivel del agua en el tanque A se estabiliza. b) La velocidad a la cual llega el agua al tanque B. c)el tiempo en que tarda en llenarse el tanque B. h A h 3 h B h 3 8. Por un tubo de Vénturi, que tiene un diámetro de pulgada por la parte ancha y ¾ pulgada en la parte estrecha, circula agua. El Vénturi tiene conectados dos tubos manométricos que marcan una diferencia de alturas del agua ΔH = 30 cm. Calcule: Cuántos metros cúbicos de agua por segundo circulan por el tubo?

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