EJERCICIOS PROPUESTOS –MECANICA DE FLUIDOS ITALLER N°01 CICLO: 2013-I

1. Si µ=0.045 poises, y densidad relativa ρr=0.75, determinar:a) µ en unidades técnicasb) ʋ en Stokes.c) ʋ en unidades técnicas (MKS)

2. Un recipiente contiene 10 litros de agua a 4°C. Hallar su masa y su peso, en los siguientes sistemas:a) CGS absoluto y gravitacional.b) MKS absoluto (SI) y gravitacional (Técnico). 3. Un fluido tiene una viscosidad de 4 centipoises y un peso específico de 800 Kg-f/m3. Determinar la viscosidad cinemática en el sistema técnico de unidades y en Stokes.

4. Calcular la viscosidad cinemática del aceite, de peso específico 800 kg-f/m3, que se encuentra entre las planas que se muestran en la figura. La placa superior se mueve una velocidad de 1.80 m/s y tiene un peso específico de 1500 Kg-f/m3.

5. Un cilindro sólido A de masa 2.5 g., se desliza hacia abajo dentro de un tubo, como se muestra en la figura. El cilindro es perfectamente concéntrico con la línea central del tubo, con una película de aceite entre el cilindro y la superficie interna del tubo. El coeficiente de viscosidad del

aceite es de 7×10−3 [N s m2]

¿Cuál será la velocidad terminal del cilindro, es decir, la velocidad constante al final del cilindro, en m/s.(Rp: 10.07 m/s)

ING. NELSON E.HUANGAL CASTAÑEDA

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6. Un cuerpo que pesa 90 Lb y que tiene una superficie plana de 2 pie2 se resbala sobre un plano lubricado, el cual forma un ángulo de 300 con la horizontal. Para una viscosidad de

2 .09×10−3 [Lb×s pie2 ]y una

velocidad del cuerpo de 3 [pies] ,

determinar el espesor de la película lubricante, en pulg.

7. En la figura, un eje roda dentro de una camisa concéntrica de 1200 rpm. La luz e es pequeña con respecto al radio R, de tal manera que se puede suponer una distribución lineal de velocidad en el lubricante. ¿Cuáles son los requerimientos de potencia, en watts, para rotar el eje?

R=2 [cm ] , L=6 [cm ] , e=0 .1 [mm ] , μ=[N Sm2] . (Rp: 95.2 W).

8. Si al término de un análisis en peso de una mezcla de arena-agua

se obtiene que las 23 partes esta constituida de arena y

13 de

agua. Determinar cual es la densidad de la mezcla , en

g−mcm3

aceptando que la densidad de la arena es 2 .4 g−m

cm3 y la

densidad del agua es 1g−m

cm3 . (Rp: 1.64 g-m/ cm3)

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9. Determínese la viscosidad, en poise, del fluido entre el eje y la camisa de la figura. (Rp: 10.696 poise)

10. Una placa grande se mueve con una velocidad V0 por encima de una placa estacionaria sobre una capa de aceite. Si el perfil de velocidades es parabólico, y el aceite en contacto con la placa tiene la misma velocidad que esta, ¿Cuál es el esfuerzo cortante causado por el aceite sobre la placa en movimiento? Si se supone un perfil lineal; ¿Cuál es el esfuerzo cortante sobre la placa en movimiento?

11. Un cilindro macizo, de peso W, cae en el interior de un cilindro hueco, según se indica en la figura, a una velocidad constante de 4 cm/s. Determinar la viscosidad del aceite, en Kg-m/s2, que se encuentra entre ambos cilindros.

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12. El agua corre a través de una tubería. El perfil de velocidad en una sección es como se muestra en la figura y matemáticamente viene dado por:

V= β4 μ ( D

2

4−r2)

Donde:

β= constante

r=distancia radial desde la línea

central

V= velocidad en cualquier posición

r

¿Cuál es el esfuerzo cortante sobre la pared de la tubería causado por

el agua?, ¿Cuál es el esfuerzo cortante en una posición r=D

4 ?

13. Un bloque de 1 KN de peso

y 200mm de lado se desliza hacia abajo en un plano inclinado sobre una película de aceite con

espesor de 0 .0050mm . Sise utiliza un perfil lineal de velocidades en el aceite. ¿Cuál es la velocidad terminal del bloque, en m/s.? La viscosidad del aceite

es 7×10−2

poise.

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14. Un cilindro de 0 .122m de radio gira

concéntrica mente en el interior de un

cilindro fijo de 0 .128m de radio. Ambos cilindros tiene una longitud de 0 .305m . Determinar la viscosidad, en Pa-s, del líquido que llena el espacio entre los cilindros, si se necesita un par

de 0. 881Nm para mantener una velocidad angular de 60 revoluciones por minuto.

15. Dos superficies planas de grandes dimensiones están

separadas 25mm , y el espacio entre ellas esta lleno con un líquido cuya viscosidad absoluta

es 0 .10kps

m2 . Suponiendo que el gradiente de velocidades es lineal, ¿Qué fuerza, en Kp, se requiere para arrastrar una placa

de muy poco espesor y 40 dm2

de área a la velocidad constante

de 32 cm

s , si es que la placa

dista 8mmde una de las superficies?

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16. Si el agua tiene un módulo de elasticidad volumétrico de E=21000 Kg-f/cm2. Determinar la presión requerida, en Kg/cm2, para reducir su volumen un 0.5%. (Rp: 105 Kg-f/cm2)

17. Desarrollar una expresión para calcular la altura de ascenso capilar entre dos placas paralelas de longitud “L” y separación “S”. Despreciar los efectos extremos. Determinar h, si la separación entre placas es 1 mm, la tensión superficial ơ=0.00284 kg/m y el ángulo de contacto entre la placa y el agua es de 10°.(Rp:0.56m)

18. Calcular la fuerza necesaria para retirar un anillo de alambre de platino de 25 mm de diámetro de la superficie del agua la cual tiene una tensión superficial ơ=0.00743 kg-f/m y un ángulo de contacto de 0°, despreciar el peso del anillo. (Rp: 0.0017Kg-f)

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