UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

GUIA DE EJERCICIOS 1ª PEP REPASO MECANICA DE FLUIDOS

Fecha : 10.09.2010 Profesor : Claudio Velásquez S.

2.-

Se tiene un tapón cónico en el fondo de un recipiente a presión tal

como se muestra en la figura. La presión del aire es 40 kPa y el

líquido en el recipiente tiene un peso específico de 27 kN/m3.

Determinar la magnitud y dirección de la fuerza ejercida sobre la

superficie curva (Fc) del cono dentro del recipiente debido a la

presión de 40 kPa y al líquido. Resp: Fc = 117.30 KN.

3.-

En la figura el bulbo A contiene bencina con = 0.7, el bulbo B

contiene aceite con = 0.9 y el fluido en el manómetro es

mercurio. Determinar la nueva lectura diferencial (h) si la presión

en el bulbo A se reduce 25kPa y la presión en el bulbo B

permanece constante. La lectura diferencial inicial es de 0.3 m

como se muestra en la figura. Resp: h = 0.10 m.

4.-

El manómetro diferencial inclinado de la figura contiene tetra

cloruro de carbono. Inicialmente, la presión diferencial entre los

tubos A y B, que contienen salmuera (Brine) con 𝜌 = 1.1 , es cero,

como se muestra en la figura. Se desea que el manometro

proporcione una lectura diferencial de 12 in (medida a lo largo del

tubo inclinado) para una presión diferencial de 0.1 lbf/in2.

Determinar el ángulo de inclinación necesario ° . Resp: = 27.8°.

1.-

Se tiene un eje cónico, el cual gira con respecto a su eje de

simetría como se muestra a la figura. La separación entre la

superficie cónica y el apoyo está llena con aceite SAE 30 a 30°C.

Obtener una expresión algebraica para el esfuerzo de corte ()

que actúa sobre la superficie (punta) del eje cónico. Calcular

además el torque viscoso (T) que actúa sobre el eje.

Resp: , T = 0.0643 Nm.

z tg

a

Se tiene una compuerta maciza formada por un cuarto de cilindro circular, la cual es utilizada para mantener una altura máxima de agua de 4 (m). Cuando el agua supera la altura máxima la compuerta se abre lentamente y permite que escurra por debajo de la misma. Determinar el peso mínimo (W) de la compuerta antes de que ésta se abra. Resp: W = 64.4 kN.

5.-

Se tiene un depósito rectangular abierto de 1m de ancho y 2m de largo, el cual contiene bencina hasta una

profundidad de 1m. Si la altura de las paredes laterales del depósito es de 1.5m. Calcular la máxima

aceleración horizontal que se puede alcanzar antes que empiece a derramarse la bencina.

Resp: amax = 4.91 m/s2.

6.-

Un contenedor abierto de 2 pies de diámetro, contiene agua hasta una profundidad de 3 pies cuando está

en reposo. Si dicho contenedor se hace girar alrededor de su eje vertical con una velocidad angular de 180

rpm, ¿Cuál es la altura mínima de las paredes del contenedor para evitar que el agua se derrame por los

bordes? . Resp: Hmin = 5.76 ft.

Se tiene una estructura sujeta al fondo del océano como se

muestra en la figura. En una pared inclinada hay una escotilla

(Hatch) de 2m de diámetro articulada en uno de los bordes.

Determinar la presión mínima del aire p1 que debe haber

dentro del contenedor para abrir la escotilla. Ignorar el peso y

la fricción en la articulación (Hinge). Resp: p1 = 107 kPa.

8.-

Se tiene un estanque rectangular abierto de 2m de ancho y 4m de largo, el cual contiene agua a una

profundidad de 2m y aceite ( = 0.8) sobre la parte superior del agua a una profundidad de 1m.

Determinar la magnitud y ubicación de la fuerza resultante de ambos fluidos que actúan sobre una de las

paredes laterales del depósito (h). Resp: h = 2.03m (por debajo de la superficie libre del aceite).

9.-

7.-

10.-

Dos cascos semiesféricos se remachan entre sí como se muestra en la figura. El recipiente esférico resultante que pesa 300 lbf se llena con mercurio y se suspende de un cable como se muestra. El recipiente cuenta con un respiradero (Vent) en la parte superior. Si alrededor de la circunferencia hay 8 remaches dispuestos simétricamente, ¿Cuál será la fuerza vertical (Fb) que debe soportar cada remache?. Resp: Fb = 1890 lbf.

Se tiene un flujo de agua, el cual fluye lentamente desde un gran estanque como se muestra en la figura. Despreciando los efectos viscosos, determinar: a. El flujo volumétrico (Q). Resp: Q = 0.0696 m3/s. b. La lectura del manómetro para las condiciones

indicadas en el problema. Resp: h = 0.574 m.

11.-

Con un sifón se extrae agua del depósito que se muestra en la figura. El barómetro de agua indica una lectura de 30.2 ft. Determinar el valor máximo permisible de h sin que ocurra cavitación. Considerar que la presión en el extremo superior cerrado del barómetro es igual a la presión de vapor. Resp: h = 3.13 ft.

12.-