10ejer_mecanicafluidos-2015

UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS, ELECTRNICA E INDUSTRIAL

CARRERA DE INGENIERA INDUSTRIAL EN PROCESOS DE AUTOMATIZACIN

CICLO ACADMICO: ABRIL/2015 SEPTIEMBRE/2015

MECNICA DE FLUIDOS

Ing. Mg. Vctor Prez R. SEXTO INDUSTRIAL

DEBER #: 10

TEMA: FUERZAS DEBIDO A FLUIDOS ESTTICOS EN REAS: HORIZONTALES, INCLINADAS Y

CURVAS

1) El agua alcanza el nivel E en la tubera unida al depsito ABCD que se muestra en la figura.

Despreciando el peso del depsito y de la tubera de elevacin, (a) determinar y situar la

fuerza resultante que acta sobre el rea AB de 2.40 m de anchura, (b) la fuerza total sobre el

fondo del depsito y (c) comparar el peso total del agua con la resultante obtenida en (b) y

explicar la diferencia.

2) La compuerta triangular CDE de la siguiente figura se encuentra pivoteada a lo largo de CD y

se abre mediante una fuerza normal P aplicada en E. La compuerta contiene el petrleo por

encima, con densidad relativa de 0,80, y est abierta a la atmosfera en su lado inferior. Sin

tener en cuenta el peso de la compuerta, encontrar (a) la magnitud de la fuerza ejercida

sobre la compuerta mediante integracin. (b) la localizacin del centro de presin. (c) la

fuerza P necesaria para abrir la compuerta y (d) sin utilizar integracin.

3) La compuerta AB de la siguiente figura tiene 1.20 m de anchura y est articulada en A. La

lectura manomtrica en G es -0.15 Kg/cm2 y el aceite que ocupa el depsito de la derecha




tiene una densidad relativa de 0.750. Qu fuerza horizontal debe aplicarse en B para que la

compuerta AB se mantenga en equilibrio? Referencia: Empleo de una superficie de agua

imaginaria (IWS = Imaginary

Water Surface).

4) Un tanque descubierto con uno de sus lados verticales en forma rectangular de 2.0 pies de

ancho y 6.0 pies de altura, se llena con un lquido de peso especfico variable, , donde:

= 50 +2y (lbs/pie3), siendo y la distancia desde la superficie libre medida verticalmente

hacia abajo. Determinar la magnitud de la fuerza sobre el lado del tanque.

5) Cul es la fuerza de presin resultante que est aplicada en la pared vertical frontal del

tanque mostrado en la siguiente figura.




6) En la siguiente figura, la compuerta ABC est articulada en B y tiene 1.2 m de longitud.

Despreciando el peso de la compuerta, determinar el momento no equilibrado debido a la

accin del agua sobre la compuerta.

7) Para el caso mostrado en la figura determinar la fuerza hidrosttica resultante y el punto

exacto donde se ejerce dicha fuerza sobre la superficie.

8) Determinar la fuerza que el lquido ejerce sobre la compuerta triangular. Tambin determinar

el centro de presiones.




9) Determinar la fuerza resultante P debida a la accin del agua sobre la superficie plana

rectangular AB de medidas 1.0 metros x 2.0 metros como se muestra en la figura.

Adicionalmente tambin calcular la resultante debido a la accin del agua sobre el rea

rectangular CD de 1.20 metros x 1.80 metros mostrados en la misma figura. C es el vrtice del

tringulo.

10) Un depsito de 20.0 pies de profundidad y 7.0 pies de ancho contiene 8.0 pies de aceite, 4.0

pies de mercurio, y 6.0 pies de agua. Calcular: (a) la fuerza total en el lado del tanque. (b) el

punto de aplicacin de la fuerza calculada en (a). Nota: AC = 55 lbf/pie3, Hg = 846 lbf/pie

3.

11) La superficie sumergida en agua es la cuarta parte del crculo con un radio de 15 m y una

longitud de 150m. Calcular la fuerza hidrosttica que se ejerce sobre la superficie curva y

determinar su lnea de accin.




12) La superficie arqueada AB tiene la forma de un cuarto de crculo. Si tienen una longitud de 8.0

metros, determine las componentes vertical y horizontal de la fuerza resultante causada por

el agua que acta sobre la superficie ( = 1.0 gr/cm3).

13) El cilindro de la siguiente figura, de 2.0 m de dimetro, pesa 2500 kg y tiene una longitud de

1.50 m. Determinar las reacciones en A y B despreciando el rozamiento.

14) En la figura, el cilindro de 2.4 m de dimetro pesa 250 kg y reposa sobre el fondo de un

depsito de 1 m de longitud. Se vierte agua y aceite en la parte izquierda y derecha del

depsito hasta unas profundidades de 0.6 y 1.2 m, respectivamente. Hallar los mdulos de

las componentes horizontal y vertical de la fuerza que mantiene al cilindro justamente en

contacto con el depsito B.




15) Determine: (1) La fuerza y centros de presin sobre cada cara de la compuerta: (2) El nivel de

agua para que el sistema est en equilibrio. Datos: anchura unitaria L = 1.0 metros.

16) La compuerta de la figura que tiene la forma de un cuarto de cilindro est articulada con el

punto A y tiene 2.0 metros de ancho perpendicularmente al plano del papel. El fondo de la

compuerta se encuentra 3.0 metros debajo de la superficie del agua. Determine; (a) La

magnitud de la fuerza horizontal; (b) La lnea de accin de la fuerza horizontal: (c) La

magnitud de la fuerza vertical: (d) La magnitud de la fuerza resultante y la direccin.

17) Determine la masa del cilindro mostrado en la figura. Se sabe que su longitud es un metro y

est sostenida por agua. Suponer que el rozamiento entre el cilindro y la pared solida es nulo:

no utilice la tcnica de la fuerza de empuje, excepto para verificar los resultados obtenidos.

18) Para la compuerta radial de la figura: (a) Determnese la componente horizontal de la fuerza

ejercida por el agua, y su direccin. (b) Determnese la componente vertical de la fuerza

ejercida por el agua, y su direccin.




19) Con referencia a la siguiente figura, determinar las fuerzas horizontal y vertical, debidas a la

accin del agua sobre el cilindro de 1.8 m de dimetro, por metro de longitud del mismo.

20) El domo (media esfera) est ubicado bajo una superficie de agua como se muestra en al figura.

Determinar la magnitud, sentido y ubicacin de la fuerza horizontal debido al agua sobre el

domo. Determinar tambin la magnitud y sentido de la fuerza vertical debido al agua sobre el

domo.

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