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tp1 - Propiedades de los fluidos, Ejercicios de Mecánica de Fluidos

tp1 de mecanica de fluidos apara ser resuelto por los alumnos

Tipo: Ejercicios

2021/2022

Subido el 09/06/2022

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constanza-mariel-1 🇦🇷

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Departamento de Mecánica
Cátedra: Mecánica de los Fluidos
Profesora: Ing. Viviana Nahid
Trabajo Práctico Nº1 : “Propiedades de los fluidos
1.- La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire contenido en
él. Cuando la temperatura del aire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210 kPa. Si el
volumen del neumático es de 0.025 m3, determine la elevación de la presión cuando la
temperatura del aire en él sube hasta 50°C. También, determine la cantidad de aire que debe
purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a esta temperatura. Suponga que la
presión atmosférica es de 100 kPa.
2.- Un tanque rígido contiene 20 lbm de aire a 20 psia y 70°F. Se agrega más aire al tanque hasta
que la presión y la temperatura se elevan hasta 35 psia y 90°F, respectivamente. Determine la
cantidad de aire agregada al tanque.
3.- Un cilindro rígido, de diámetro interior de 15 mm, contiene una columna de agua de 500 mm
de altura. ¿Cuál será la altura de la columna de agua si se aplica una fuerza de 2 kN en su extremo
utilizando un émbolo sin fricción?
4.- Un recipiente contiene 85 l de agua a 10° C y presión atmosférica. Si se calienta el agua hasta
70 °C. ¿cuál será el cambio porcentual en el volumen? ¿qué cantidad de agua se debería quitar
para mantener el volumen en su valor inicial?
5.- Un gato hidráulico del tipo utilizado comúnmente para elevar automóviles, consiste en un
pistón de 10 in de diámetro, que se desliza dentro de un cilindro de 10,006 in de diámetro,
estando el espacio anular entre ellos lleno de aceite cuya viscosidad cinemática es 0.0035 ft2/s
y cuya densidad relativa es 0,85. Si la velocidad de desplazamiento del pistón es 0,6 fps, halle la
fuerza de resistencia por fricción cuando el pistón se ha introducido 10 ft en el cilindro.
6.- Una cantidad de agua destilada a 20 °C dentro de un tubo de vidrio de 6,0 mm de diámetro
llega hasta una altura de 22,0 mm. ¿Cuál es la altura estática verdadera?
7.- Compare el cambio en el volumen de 2,00 m3 de agua a 80 ° C para las siguientes condiciones:
a) un descenso de 10 ° C en la temperatura a presión constante
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Departamento de Mecánica Cátedra: Mecánica de los Fluidos Profesora: Ing. Viviana Nahid Trabajo Práctico Nº 1 : “Propiedades de los fluidos” 1.- La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire contenido en él. Cuando la temperatura del aire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210 kPa. Si el volumen del neumático es de 0.025 m3, determine la elevación de la presión cuando la temperatura del aire en él sube hasta 50°C. También, determine la cantidad de aire que debe purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a esta temperatura. Suponga que la presión atmosférica es de 100 kPa. 2.- Un tanque rígido contiene 20 lbm de aire a 20 psia y 70°F. Se agrega más aire al tanque hasta que la presión y la temperatura se elevan hasta 35 psia y 90°F, respectivamente. Determine la cantidad de aire agregada al tanque. 3.- Un cilindro rígido, de diámetro interior de 15 mm, contiene una columna de agua de 500 mm de altura. ¿Cuál será la altura de la columna de agua si se aplica una fuerza de 2 kN en su extremo utilizando un émbolo sin fricción? 4.- Un recipiente contiene 85 l de agua a 10° C y presión atmosférica. Si se calienta el agua hasta 70 °C. ¿cuál será el cambio porcentual en el volumen? ¿qué cantidad de agua se debería quitar para mantener el volumen en su valor inicial? 5.- Un gato hidráulico del tipo utilizado comúnmente para elevar automóviles, consiste en un pistón de 10 in de diámetro, que se desliza dentro de un cilindro de 10,006 in de diámetro, estando el espacio anular entre ellos lleno de aceite cuya viscosidad cinemática es 0.0035 ft^2 /s y cuya densidad relativa es 0,85. Si la velocidad de desplazamiento del pistón es 0,6 fps, halle la fuerza de resistencia por fricción cuando el pistón se ha introducido 10 ft en el cilindro. 6.- Una cantidad de agua destilada a 20 °C dentro de un tubo de vidrio de 6,0 mm de diámetro llega hasta una altura de 22,0 mm. ¿Cuál es la altura estática verdadera? 7.- Compare el cambio en el volumen de 2,00 m3 de agua a 80 ° C para las siguientes condiciones: a) un descenso de 10 ° C en la temperatura a presión constante

b) un incremento de presión de 10 MN/m^2 con la temperatura constante de 80 °C c) un incremento de temperatura desde 80 °C hasta 90 °C combinado con un descenso de presión de 20 MN/m^2. 8.- Un depósito de acero se dilata un 1% en volumen cuando la presión interior aumenta en 700 kg/cm^2. A la presión absoluta de 1 kg/cm^2 contiene 500 kg de agua. Se pide: a) ¿Cuánta masa de agua habrá que añadir para aumentar la presión en 700 kg/cm^2? 9.- Un cuerpo de 40 kg de peso, resbala sobre un plano inclinado 30 º con la horizontal, apoyándose en una de sus caras planas de 1800 cm^2 de superficie. Para una viscosidad de 1 Po y una velocidad de 1,5 m/s. Determinar el espesor de la película lubricante y la potencia absorbida en el deslizamiento en kW. 10.- Una película uniforme de aceite de 0,13 mm de espesor, separa dos discos, ambos de 200 mm de diámetro, montados coaxialmente. Despreciando los efectos de borde, calcúlese el par de torsión necesario para hacer girar a uno de los discos en relación al otro a una velocidad de 7 rps, si el aceite tiene una viscosidad de 1 ,4 Po. 1 1.- Se comprime en forma isotérmica agua a la presión de 1 atm hasta una presión de 800 atm. Determine el incremento en la densidad del agua. 12.- Se debe mover un bloque de 50 cm x 30 cm x 20 cm que pesa 150 N a una velocidad constante de 0.8 m/s sobre una superficie inclinada con un coeficiente de fricción de 0.27. a) Determine la fuerza F necesaria a aplicar en la dirección horizontal. b) Si se aplica una película de aceite de 0.4 mm de espesor, con una viscosidad dinámica de 0.012 Pa. s entre el bloque y la superficie inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza necesaria. 13.- Se tira horizontalmente de una placa plana delgada de 20 cm x 20 cm a 1 m/s a través de una capa de aceite de 3.6 mm de espesor, que está entre dos placas, una estacionaria y la otra moviéndose a una velocidad constante de 0.3 m/s, como se muestra en la figura. La viscosidad dinámica del aceite es de 0.027 Pa. s. Suponiendo que la velocidad en cada una de las capas de aceite varía en forma lineal, a) trace la gráfica del perfil de velocidad y encuentre el lugar en donde la velocidad del aceite es cero y b) determine la fuerza que se necesita aplicar sobre la placa para mantener este movimiento.