PRACTICA No. 2 FIS 1102 - PARALELO J ; K

ESTÁTICA DE FLUIDOS 1. El cilindro y el tubo mostrados en la Figura contienen aceite de densidad relativa 0.902. Para una lectura

manométrica de 22.0 N/cm2 . ¿Cuál es el peso total del pistón y la placa W?

2. Un deposito A, a una elevación de 2.50 m, contiene agua a una presión de 1.05 bar. Otro deposito B, a una elevación de 3.70 m, contiene un liquido a una presión de 0.70 bar. Si la lectura de un manómetro diferencial es de 30 cm de mercurio, estando la parte más baja en el lado de A y a una cota de 30 cm, determinar la densidad relativa del líquido contenido en B.

3. ¿Qué presión manométrica de A hará que la glicerina suba hasta el nivel B.?

4. El recipiente de la figura contiene agua y aire. ¿Cuál es la presión en A, B, C, D en bar?

P – 3 P - 4

5. Un objeto que pesa 40.0 N en el aire, “pesa” 20.0 N al sumergirlo en agua y 30.0 N cuando se hunde en un liquido de densidad desconocida. ¿Cuál es la densidad del liquido?

6. Un objeto flota en el agua con 20% de su volumen sobre el nivel del agua. ¿Cuál es la densidad media del objeto?

Pistón

W 1.80 m

1.80 m

9.00 m

3.60 m

7.50 m

1.50 m

Aire

Aceite

Glicerina

B A

7. Un trozo de madera de forma cúbica tiene una densidad de 750 kg/m3. Cuando flota en el agua de un recipiente cilíndrico de 15.0 cm de radio, el nivel del agua sube 2.00 cm. ¿Cuál es la longitud del lado del cubo?

8. Un bloque de madera cuya masa es de 1.50 kg flota sobre la superficie del agua con 60% de su volumen sumergido. ¿Qué masa de plomo hay que colocar sobre el bloque para que la madera se sumerja completamente?

9. En el problema anterior, si una masa de plomo se suspendiera de la madera en lugar de colocarse sobre ella, ¿Qué masa de plomo se necesita para que la parte superior del bloque de madera quede justo a nivel de la superficie de agua?

10. Un cubo de aluminio de 15.0 cm de lado está suspendido de un resorte. La mitad del cubo está sumergido en aceite de densidad relativa 0.80 y la otra mitad en agua . determinar la fuerza de tracción en el resorte.

11. Dos vigas de 1.80 m por 30 cm por 10 cm, están unidas en sus extremos y flotan como se indica en la figura. Determinar la densidad relativa de cada viga.

12. Dos cubos iguales, de 1 m3, uno de densidad relativa 0.80 y el otro de 1.1 están unidos mediante un alambre

corto y colocados en el agua. ¿Qué porción del cubo más ligero sobresale de la superficie libre del agua y cual

es la tracción a que está sometido el alambre?

13. En la figura la compuerta AB tiene su eje de giro en B y su anchura es de 1.20 m. ¿Qué fuerza vertical, aplicada en su centro de gravedad, será necesaria para mantener la compuerta en equilibrio, si su masa es 2000 kg?

14. El deposito mostrado en la figura tiene 3.00 m de longitud, y el fondo inclinado BC tiene 2.50 m de anchura. ¿Qué profundidad de mercurio dará lugar a un momento respecto de C, por la acción de los dos liquidos, igual a 140000 Nm en el sentido de las agujas del reloj?

P - 13 P – 14

1.0 m

1.5 m

45o

A

B

30o

10 cm

Agua Mercurio

1.80m

30O

2.50m

h

C

B

15. (a) Hallar el modulo y la línea de acción de la fuerza a cada lado de la compuerta de la figura. (b) Hallar la fuerza resultante debida al liquido a ambos lados de la compuerta. (c) Determinar F para abrir la compuerta si ésta es uniforme de 1.80 m de anchura y tiene una masa de 3000 kg.

16. La compuerta AB de 1.80 m de diámetro, puede girar alrededor del eje horizontal C, situado 10 cm por debajo

del centro de gravedad. ¿Hasta qué altura h puede ascender el agua sin que se produzca un momento no equilibrado respecto de C, del sentido de las manecillas del reloj?

17. El cilindro mantiene el agua en la forma indicada en la figura. Determinar a) la fuerza por metro que le oprime contra la presa, b) su peso por metro de longitud y c) su peso específico relativo.

1.80 m

2.40 m

1.80 m

0.60 m

ρr = 0.864

ρr = 0.864

Aceite ρr = 0.8

Agua

R=60 cm

h

A

B

C CG

10 cm

18. Con referencia a la figura, determinar las fuerzas horizontal y vertical, debidas a la acción del agua sobre el cilindro de 1.80 m de diámetro, por metro de longitud del mismo.

19. La compuerta AB de la figura tiene 1.20 m de ancho y esta articulada en A. la lectura manométrica en G es

1.50 N/cm2 y el aceite que ocupa el depósito de la derecha tiene una densidad relativa de 0.750 ¿Qué fuerza horizontal debe aplicarse en B para que la compuerta AB se mantenga en equilibrio?

DINÁMICA DE FLUIDOS

20. Una tubería de 30.0 cm de diámetro transporta 110 litros/seg. De un aceite de densidad relativa 0.812 y la presión manométrica en A es de 2.00 N/cm2. Si el punto A esta situado 1.80 m por encima del plano de referencia, calcular la energía en A en (a) Joule, (b) en altura agua.

21. A través de una tubería de 15 cm de diámetro fluye agua a una presión de 4.20 bares. Suponiendo que no hay pérdidas, ¿Cuál es el caudal [litros/s] si en una reducción de 7.5 cm de diámetro la presión es de 1.40 bares? Si a través de la tubería fluye aceite de densidad relativa 0.752, calcular el caudal.

22. En un estanque con agua de 2.00 m de profundidad se hace un agujero de 5.00 cm2 a una altura h desde la superficie de agua. Por la parte superior del estanque se le echa agua con un flujo continuo de 1000 cm3/s de manera que el nivel de agua permanece constante en 2.00 m. ¿calcular la altura h y velocidad de salida del agua.

D

0.264 m A

1.272 m

1.836 m 1.200 m

B

C

F

G

E

45O

Aire

Agua

Aceite

A

B

G

5.40 m

1.80 m

23. Determinar (a) el caudal que sale por la boquilla. (b) la distancia X donde pega el chorro de agua.

P – 22 P - 23

24. El agua alcanza una altura H en un depósito de radio 1R , abierto, cuyas paredes son verticales. Se practica un agujero de radio 2R a una profundidad h por debajo de la superficie del agua. ¿A qué distancia R del pié de la pared alcanzará el suelo el chorro de agua que sale por el orificio?.

25. La figura muestra una tubería de sección transversal circular, la cual sufre un estrangulamiento en la región 2.

Si la diferencia de alturas en el manómetro diferencial es de 60 [cm], determine la velocidad del agua al atravesar el estrangulamiento.

26. La figura representa un medidor de Venturi para la medida de la velocidad del flujo de un líquido y su caudal.

El diámetro de entrada es de 40[cm] y el de la garganta de 20 [cm]. Sabiendo que la diferencia entre las alturas alcanzadas por el mercurio entre las dos ramas es de 60 [cm]: a)Determine la velocidad del flujo en el estrangulamiento, b) Evalúe el caudal en la entrada y en la garganta.

20.0m

H = 16.0

10.0 cm

X

Agua H

h

R

1

2

60cm

90cm

R1=10cm

R2=5cm

Agua

27. El suministro de agua llega al nivel del suelo por una cañería de 5 cm de diámetro. Una llave de 2 cm de diámetro ubicada a 15m de altura llena un envase de 20lt en un minuto. Calcular: a) la rapidez con la que sale el agua de la llave, b) la presión en la cañería principal. R: a) 1m/s, b) 2.5po.

28. Por una tubería horizontal fluye agua con una rapidez de 5 m/s. Si la presión es de 1.5x105 Pa en un punto donde la sección transversal del tubo es A, determine en un punto donde el área es A/3: a) la rapidez y b) la presión de salida del agua. R: a) 15 m/s, b) 0.5x105 Pa.

29. En un venturimetro, el diámetro en la sección 1 es de 15.0 cm y en la sección 2 es de 10.0 cm. Calcular el caudal a través de la tubería cuando p1 – p2 = 20 N/cm2 y fluye aceite de densidad relativa 0.90.

30. En la figura determinar el caudal desaguado, despreciar las perdidas. Densidad relativa del aceite 0.75

31. Una tubería de 30.0 cm de diámetro tiene un corto tramo que en que el diámetro se reduce gradualmente hasta 15.0 cm y de nuevo aumenta a 30.0 cm. La sección de 15.0 cm está 60.0 cm por debajo se la sección A situada en la tubería de 30.0 cm, donde la presión es de 52.5 N/cm2. Si entre las dos secciones anteriores se conecta un manómetro diferencial de mercurio, ¿Cuál es la lectura del manómetro cuando circula hacia abajo un caudal de agua de 120 lt/seg.?

32. Un cuerpo que tiene un volumen 170 dm3 requiere una fuerza de 270 N para mantenerlo sumergido en el agua. Si para mantenerlo sumergido en otro liquido se necesita una fuerza de 160 N. ¿Cuál es la densidad relativa de este último liquido?

Aceite

Agua

90.0 cm

120.0 cm 10.0 cm diám