UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

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1. Se necesita llenar una piscina circular con

diámetro de 15m a una profundidad de 3m.

Determinar el flujo de entrada en si la

piscina se llena en 2 horas. Encuentre la

cantidad de mangueras de 5,1 cm de diámetro

que se requieren si la velocidad del agua no

debe exceder de 30,5 cm/s.

2. Del depósito A de la Fig. 1 sale agua

continuamente pasando a través de depósito

cilíndrico B por el orificio C. EL nivel de

agua en A se supone constante, a una altura

de 12 m sobre el suelo. La altura del orificio

C es de 1,2 m. El radio del depósito cilíndrico

B es de 10 cm y la del orificio C, 4 cm.

Calcular:

a) La velocidad del agua que sale por el

orificio C.

b) La presión del agua en el punto P

depósito pequeño B.

c) La altura h del agua en el manómetro

abierto vertical.

Figura 1

3. El suministro de agua de un edificio se

alimenta por medio de una tubería principal

de 6 cm de diámetro. Se observa que de una

llave de agua con un diámetro de 2 cm que se

localiza a 2 m por encima de la tubería

principal se llena una cubeta de 25 litros en

30 s. (a) ¿Cuál es la rapidez con la que sale el

agua de la llave? (b) ¿Cuál es la presión

manométrica en la tubería principal de 6 cm?

(Suponga que la llave es el único lugar donde

sale el agua en el edifico)

4. Un fluido circula en régimen de Bernouilli

por una tubería que primeramente se estrecha

y luego se bifurca en las ramas que se indican

en la figura. Si los diámetros

correspondientes a éstas son: d1 = 20 cm, d2 =

15 cm, d3 = 10 cm y d4 = 5 cm y las

velocidades del fluido en los puntos 1 y 4 son

1 m/s y 3 m/s respectivamente, calcular las

velocidades en los puntos 2 y 3.

Figura 2

5. Calcule el caudal de agua en el venturímetro

vertical de la fig. 2 si el diámetro en la parte

angosta (B) es de 15 cm y en la parte ancha

(A) es de 30 cm. El desnivel entre las

columnas de mercurio en el tubo en U es de

40 cm. El agua sube por el venturímetro.

Figura 3

6. Un bloque de acero ( ), de forma

cúbica de 30 cm de arista, es empujado, para

hacerlo subir por un plano de 10° de

inclinación. Para reducir el rozamiento, se ha

FÍSICA GENERAL 2

Práctica N°2: HIDRODINÁMICA

lubricado el plano inclinado, depositando

sobre él una fina capa de aceite SAE-40 (de

viscosidad 1200cP) de 0,30 mm de espesor.

Determinar la magnitud de la fuerza que

debemos aplicar para el bloque suba por el

plano con una velocidad constante de 15

cm/s.

7. El gasto en una tubería por la que circula

agua es 208 L/s. En la tubería hay instalado

un medidor de Venturi (ver figura) con

mercurio como líquido manométrico. Siendo

800 y 400 cm2 las secciones en la parte ancha

y estrecha de la tubería, calcular el desnivel

que se produce en el mercurio.

Figura 4

8. Determine la presión de aire requerida por

encima del aire del depósito de la Fig. 5 para

que el chorro de agua ascienda a 12 m desde

la boquilla, siendo h= 1,8 m.

Figura 5

9. En un depósito de gran sección se practica un

orificio a y = 1 m del suelo, como se indica en

la figura 6. Colocamos en él un manómetro

nos indica una presión de 11,6 cm de Hg;

quitamos el manómetro y dejamos salir el

líquido, alcanzando una distancia x = 3 m.

Calcular:

a) La densidad del líquido.

b) Altura H sobre el suelo a que se

encuentra el nivel del líquido.

Figura 6

10. El agua embolsada tras una cortina de una

presa tiene una profundidad de 15,2 m. Un

tubo horizontal de 4,30 cm de diámetro pasa a

través de la cortina 6,15 m bajo la superficie

del agua, como se muestra en la Fig. 7. En la

salida del tubo se ha colocado un tapón.

a) Halle la fuerza de fricción entre el

tapón y las paredes del tubo.

b) Se retira el tapón ¿Qué volumen de

agua sale por el tubo en 3,00h?

Figura 7

11. Para medir la velocidad del agua que circula

por un arroyo, se dispone de un tubo en L,

como se muestra en la Fig. 8. ¿Cuál será la

velocidad de la corriente si el agua asciende

por el tubo vertical hasta una altura de 40 cm

por encima de la superficie libre del agua?

Figura 8

12. ¿Qué diámetro mínimo tendrá un tubo de

vidrio para que el ascenso debido a la

capilaridad del agua a 20°C no supere 0,9

mm? ¿Qué ocurriría si en lugar de agua fuera

mercurio? ,

, , .

13. Un aeroplano tiene un área de ala (de cada

ala) de 12,5 m2. A cierta velocidad de aire,

éste fluye sobre la superficie superior del ala

a razón de 49,8 m/s y sobre la superficie

inferior del ala a 38,2 m/s. Halle la masa de

aeroplano. Suponga que el aeroplano viaja a

velocidad constante y que los efectos de la

fuerza ascensional asociados con el fuselaje y

el conjunto de la cola son pequeños.

14. El medidor Venturi de la Fig. 9 lleva agua a

60 °C. La densidad relativa (gravedad

específica) del fluido manométrico del

medidor de presión es de 1,25. Calcule la

velocidad de flujo en la sección A y la

rapidez de flujo de volumen de agua.

Figura 9

15. El líquido de un depósito de grandes

dimensiones se vacía por medio de un tubo

horizontal de 250 m de largo y 20 mm2 de

sección, que esta situado a 15 m por debajo

del nivel del líquido. Sabiendo que la

densidad del líquido es 1 g/cm3 y su

velocidad de salida es 4,67 cm/s, calcúlese su

viscosidad. Determinar si el flujo es laminar.

Figura 10

16. (a) Determinar la velocidad límite de una

esfera de acero ( ) de 2 mm de

diámetro que cae en un recipiente que

contiene glicerina a 20 °C ( ;

). (b) Calcular el valor del

número de Reynolds correspondiente a esa

velocidad límite para asegurarte que fue

correcto utilizar la ley de Stokes en el

apartado anterior. (c) Determinar el valor

máximo del diámetro de la esfera de acero

que aún permite utilizar la ley de Stokes.

17. Un depósito de grandes dimensiones desagua

mediante un tubo sifón de sección A y

terminando en un estrechamiento de sección

A/4, como se indica en la Fig. 11. (a)

Determinar la presión en A. (b) Calcular el

valor máximo de h3 para que el depósito

continúe desaguando.

Figura 11

18. Un tubo horizontal de radio igual a 10 cm

esta unido a un segundo tubo horizontal de

radio igual a 5 cm entre los dos tubos hay una

diferencia de presiones de 18kPa. ¿Qué

volumen de agua fluye a través de los tubos

por segundo?

19. Dos placas d vidrio, paralelas, anchas y

limpias, separadas por una distancia d=1mm

se colocan en agua. ¿Qué tan alto sube agua

debido a la acción de capilaridad lejos de los

extremos de las placas? Fig. 12

Figura 12

20. Un cilindro sólido A de masa 3,0 kg se

desliza hacia abajo dentro de un tubo, como

se muestra en la Fig. 13. El cilindro es

perfectamente concéntrico con la línea central

del tubo con una película de aceite entre la

superficie interna del tubo. El coeficiente de

viscosidad del aceite es 7x10-3

Pa.s. ¿Cuál es

la velocidad límite del cilindro? Ignore los

efectos de presión del aire.

Figura 13

21. Un cilindro macizo de radio R = 10 cm y

altura h = 10 cm gira en el interior de otro

cilindro hueco de radio R + 2 mm y altura h +

4 mm. En el espacio entre ambos cilindros

existe un liquido de viscosidad 84 cP que

rodea totalmente el cilindro interior.

Determínese el momento que hay que aplicar

al eje del cilindro móvil y potencia necesaria

para mantener una velocidad de rotación

constante de 1000 r.p.m.

Figura 14

22. Encuentra la relación entre el número de

Reynolds de un objeto que se mueve con

igual velocidad en el aire y en el agua.

23. Estima aproximadamente el número de

Reynolds de:

a) Un nadador capaz de hacer 100

m en 52 s.

b) Un atleta que recorre 100 m en

10 s.

c) Un submarino de de 3 m de radio

viajando a 36 km/h.

d) Un avión de 3 m de radio

volando a 900 km/h.

e) Una partícula de una micra de

diámetro que se desplaza en el

agua a 0,01m/s

24. ¿Para qué caudal se volvería turbulento un

flujo de agua en una tubería de 1 cm de

diámetro?

25. Una aorta posee una sección de 4 cm2. ¿A

qué velocidad comenzará a hacerse turbulento

el flujo sanguíneo? ¿Cuál será entonces el

caudal?