grupo 04 mec.fluidos

MECÁNICA DE FLUIDOS I

TALLER #1 Página 1

CÁTEDRA : MECANICA DE FLUIDOS

CATEDRÁTICO : Ing. MARCO A. PALIZA ARAUJO

GRUPO : Nº 04

ESTUDIANTES : LANDEO NAVARRO, BORRIS

LAURA HUAMAN, JEAN POOL

LAURENTE GOMEZ, JORGE

LIZANA BELLIDO, HITALO

LLAMOCA CONDORI, ROY

HUAYLLANI ESPINOSA, ELVIS

MATAMOROS CONDORY, MACARIO

MATAMOROS PAITAN, CRISTIAN

REYES QUISPE, INES XIMENA

RICRA DUEÑAS, FRANZUA PATRICK

CICLO : V

SECCIÓN : ”B”

HVCA – 2015

EJERCICIOS DE MECANICA

DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL

INGENIERÍA CIVIL


TALLER #1 Página 2

PROBLEMA 3.4 La tuberia del gasoducto de Alaska tiene un diametro interno

de 1.22m.Se emplea espesores de pared de 11 y 14 mm. Los tramos de la

tuberia se taparon y probaron hidrostaticamente a una presion de 10 MPa.

Calcule el esfuerzo de tension maximo en la pared de la tuberia ¿La direccion

del esfuerzo maximo en la apred de la tuberia sera axial o circunferencial?

( )

( ) ( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( ) ( )

En la pared de 11mm, convertimos en m.

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

En la pared de 11mm, convertimos en m.

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

El esfuerzo maximo

Esfuerzos maximos por lo tanto la direccion del Esfuerzo es

circunferencial.


TALLER #1 Página 3

PROBLEMA 3.11 Muchas instalaciones recreativas usan estructuras de

“burbujas” inflables. Una burbuja que encierran 4 canchas de tenis, Se

bosqueja como un semicilindro circular con un diametro de 30m y un a longitud

de 60m. Los sopladores utilizados para inflar la estructura pueden mantener la

presion aire dentro de la burbuja a 10 mm. De agua por arriba de la presion

ambiente.La piel del tejido de la burbuja es de espesor uniforme. Determine la

maxima densidad del matrial, en masa por area unitaria,que se puede

emplearse para fabricar una burbuja soporta por presion.

∑ ⃗ ⃗ ⃗

( ⁄ )( )

( ⁄ ) [( ( )

) ]

( ⁄ )[ ][

]

⁄

⁄


TALLER #1 Página 4

PROBLEMA 3.18


TALLER #1 Página 5

PROBLEMA 3.25


TALLER #1 Página 6

PROBLEMA 3.32. El Manómetro de la figura contiene dos líquidos. El líquido A

tiene DR=0,88 y el líquido B DR=2,95. Calcule la separación, h, cuando la

diferencia de presión aplicada es P1-P2=870Pa.

Solución:

Ecuaciones fundamentales:

( )( )( )

∫ ∫

( )( )( )

( ) ( )

Analizando el Manómetro:

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( )

Tomamos la diferencia de (1) y (3). Luego lo igualamos a la ecuación (2):

( ) [ ( )]

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )

( )

( )

( )( )( )


TALLER #1 Página 7

PROBLEMA 3.39. El fluido del Manómetro del problema 3.38 se sustituye con

mercurio (mismo nivel cero). Se sella el tanque y la presión de aire se aumenta

hasta un valor Manométrico de 0,5 atm. Determine la altura l.

Solución:

∫ ∫

( ) ( ) Tenemos:

( ) ( )

[( )

]

(

)

( )

( )

( )

( )

( )


TALLER #1 Página 8

PROBLEMA 3.46 El manómetro del tubo inclinado tiene d=3 pulgadas y d =

0.25 y se llena con aceite rojo de meriam calcule el Angulo ѳ que producirá

una separación de 5 pulgadas del aceite a los largo del tubo en un manómetro

normal de tubo en u evalué la sensibilidad de este manómetro

Ecuación básica

Asumimos

(1) estática de fluido

(2) gravedad nueva de la pequeña fuerza

(3) dirección vertical z

dp= -ɣ dg

Fuerza constante, ∆p= p1 –p2= -ɣ(z1- z2)

, ∆p= ɣ oil (l sen c + x)

Donde, ∆p= 1

Por lo tanto

x area= l

∆p=ɣ oil(l sen ѳ+

)=ɣoil (l sen ѳ+ (

))

(

)

5

( )

(

( ))

sen ѳ=12.5

El momento de sensibilidad


TALLER #1 Página 9

PROBLEMA 3.43 debido a que la presión desciende el agua hierve a una

temperatura menor con el aumento de la altitud. En consecuencia las masas de

pasteles y los huevos duros entre otros alimentos deben elaborarse con

diferentes tiempos de cocimiento. Determine la temperatura de ebullición del

agua a mil y dos mil metros de elevación en un día normal y comparte con el

valor a nivel del mar

DADO EL AGUA EN NIVEL NORMAL DEL DIA

ENCONTRAR: TEMPERATURA DE EBILICION (A) 1000M, Y (B) 2000M

COMPARE CON EL NIVEL DEL MAR

SOLUCION: determinar la presión atmosférica

Elevación (m) P/Po P (KPa) T*Sat (c)

0 1.000 101 100

1000 0.887 89.6 96.6

2000 0.785 79.3 93.2

T sat obtenida Tsat vs P dado a continuación

Datos de las tablas de vapor da

P (Kpa) T Sat (C)

70 90

80 93,5

90 96.7

101.325 100.0

100 100

S.L

98

96.6

Temperatura 96 1000M

Saturada (c°)

94

93.2

92 2000M

90

70.0 80.0 90.0 100.0

Precion absoluta (kpa)


TALLER #1 Página 10

Estos datos Muestran temperatura saturada esta alrededor 34.4c°/1000m Problema 3.57



PROBLEMA 3.64



PROBLEMA 3.71



PROBLEMA 3.78



PROBLEMA 3.82 Determine la magnitud y la línea de acción de la fuerza

vertical sobre la sección curva ab, que tiene un ancho de 1pie, la presión

atmosférica actúa en la superficie libre

Solución:

Debido a que el volumen del

fluido a considerar no es

común, nótese que la

superficie que la superficie es

parabólica, vamos trabajar con

las siguientes fórmulas que se

cumplen en cualquier problema

se superficie curvas considere

signos

∫

∫

∫

∫



Datos del problema:

Como en el enunciado solo no pide hallar la magnitud y la line a de acción de la

fuerza vertical.

∫

∫ √

∫ √

∫ ( ) √

∫ ( ) √

∫ ( ) √

(

)√

[

(√

)

(√ )

]

[

(√

)

(√ )

]

Hallando la línea de acción de la fuerza vertical:



∫

∫ ( ) √

∫ [ ( )] √

∫ [( )]

√

∫ ( )

√

(

) |√

(

(√

)

(√ )

)



PROBLEMA 3.92 Una compuerta en la forma de un cuarto de cilindro,

articulada en A y sellada en B, mide 2m de ancho .la base de la compuerta

está a 3m por debajo de la superficie del agua. Determine la fuerza sobre el

tope en B si la compuerta es de concreto: R=2m y D=3m

Solución:

Como por dato nos dice que hay una articulación en A

Entonces tomaremos∑

Por teoría se sabe que

Por teoría se sabe que ∫

Asumiendo que la

∫( ) ∫

∫( ) ∫



Si y

y ( ) también

Reemplazando:

∫( )( ) ∫

∫ ( )( )

∫

∫ ( ) ( )( )

∫ ( ) ( )

∫ ( )( )

∫ ( )

∫ [ ( ) ]

∫ [ ]

[ ( )

] |

[

] |

[ ( )

] |

[

] |

[ ( )

]

[ ( )

]



Si también ⁄

También ⁄

Según tabla de un fluido

⁄

⁄ [

( )

]

[

( )

]

[

( )

]

[

]

PROBLEMA 3.99 Una canoa se representa por medio de un semicilindro

circular recto, con R=0.35 m y L= 5.25.

La canoa flota en agua que tiene una profundidad d=0.245 m .Establezca la

expresión algebraica general; como una función de la profundidad, para la

máxima masa total (la canoa y su contenido) que puede flotar .Evalué para las

condiciones dadas.

SOLUCION:

Dado las siguientes formulas:

∫

( )

( ( )) ( )

∑



∫ ∫ ( ) ∫

( )

∫

∫ [( ) ( ) ]

[( ) ( ) (

)]

[( ) ( ) (

)]

(

)

[( ) ( ) (

)]

[(

(

) ( ))]

SI: (

)

( )

[(

( )

(

) ( ))]

( Redondeando)



PROBLEMA 3.106 En la película Visualización del flujo, se emplean burbujas

de hidrogeno para visualizar las líneas de traza del flujo de agua. El diámetro

típico de una burbuja de hidrogeno es d= 0.025 mm .Las burbujas tienden a

ascender lentamente en el agua debido a la flotación hasta alcanzar,

finalmente, la velocidad terminal. La fuerza de arrastre del agua sobre una

burbuja está dada por , donde es la viscosidad del agua y V es

la velocidad de la burbuja relativa al agua .Encuentre la fuerza de flotación que actúa

sobre una burbuja de hidrogeno inmersa en agua. Estime la velocidad terminal de una burbuja

ascendiendo en agua.

SOLUCION:

DATOS:

d= 0.025 mm

Si: ∑ ∑

Cuando queramos hallar la velocidad de la burbuja nos pide el dato de la viscosidad y al

momento de darle el valor a dicha está en función de

por lo cual tomamos el valor de

d=0.001 in para facilitarnos la conversión.

(

)



(

)

Si

Entonces

Reemplazamos:

PREGUNTA 3.113 Los globos aerostáticos científicos, que operan en

equilibrio de presión con los alrededores, se han utilizado para levantar

paquetes de instrumentos a altitudes suavemente grandes. Uno de tales globos

hecho de polietileno con un espesor de forro de 0.013 mm, que levanto una

carga de 230 kg hasta una altitud de aproximadamente 40 km, donde las

condiciones atmosféricas eran 0.95 mbar y -20 C. el gas helio en el globo

estaba a una temperatura cercana a -10 C. La densidad relativa del material del

forro es 1.28. Determine el diámetro y la masa del globo. Suponga que este es

esférico.

Solución

Datos



∑ ⃗ ⃗

∑

( )

( )

( )

[

( ) ]

(

) ( )

( )

[

( )

]

[

]

Sacando la raíz de la ecuación

Ahora para calcular la masa del globo aerostático



( )

PREGUNTA 3.120 Un recipiente cilíndrico que se analizó en el problema

ejemplo 3.9, gira a una velocidad angular constante alrededor de su eje. El

cilindro tiene un pie de diámetro y al inicio contiene agua a una profundidad de

4 pulg. Determine la tasa máxima a la cual el recipiente puede girarse antes de

que la superficie libre del líquido apenas toque el fondo del tanque. ¿Su

respuesta depende de la densidad del líquido?

Solución

Datos

( )

[

(

)

]

( )

√



√



PROBLEMA 3.124



PROBLEMA 3.131

grupo 04 mec.fluidos

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