IV Fluidos Oct 8

8/3/2019 IV Fluidos Oct 8

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UNIVERSIDADNACIONALDECOLOMBIAFacultaddeCiencias

MAESTRIAENENSEANZADELASCIENCIASEXACTASYNATURALES

FLUIDOS

II-2011

HildebrandoLealC

[email protected]


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CONTENIDO

FLUIDOS1. Lquidos y gases2. Presiones: Manomtrica, hidrosttica y atmosfrica

Unidades de presin. Conversiones

3. Principio de Pascal.

4. Flotabilidad y el principio de Arqumedes5. Ecuacin de continuidad. Conservacin de la masa.6. Ecuacin de Bernoulli. Conservacin de la energa.


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LASTRESFASESDELAMATERIA


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ESTTICA DE FLUIDOS

Densidad, presin y flotacin


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PRESIN

P1 = Patm P2 > Patm P3 < Patm

Patm


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1. El tubo en forma de U abierto por ambos extremos (tubo de manmetro), contiene un

poco de agua. Se vierte un poco de aceite en el brazo izquierdo del tubo hasta que laaltura de la columna de aceite es de 20.0 cma) Calcule la presin manomtrica en la interfaz agua aceite.b) Calcule la distancia vertical h entre la superficie del agua en el brazo derecho del

tubo y la superficie del aceite en el brazo izquierdo.

c. Dispone de un tubo de manmetro, agua y aceite de densidad desconocida.Describa el procedimiento para hallar la densidad del aceite.


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2. Exprese la presin atmosfrica al nivel del mar en:

a) Pa b) mm de Hg c) Atm d) lb/pulg2 e) N/m2


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3. FLUIDOS COMPRESIBLES: Suponga que la presin

atmosfrica al nivel del mar a una altura h = 0 esp0y ladensidad de la atmsfera es 0.a. Si la presin y la densidad varan como p /p0 = /0,

demuestre que

p(h)=

p0e

og

poh

(La presin disminuye exponencialmente con la altura)

b. A qu altura sobre la superficie de la tierra la presin atmosfricaes igual a la mitad de su valor en la superficie?

c. Halle la presin atmosfrica en Bogot, comprela con el valorreal para hallar el error que se comete al utilizar esta relacin.


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4. La figura muestra un bebedero paramascotas. Cuando se bebe cierta

cantidad de agua del tazn, ms aguafluye automticamente de la botella altazn. Explique el funcionamiento delbebedero.

5. Los neumticos de automviles se inflan a aproximadamente30 lb/pulg2, mientras que los neumticos de la bicicleta se inflande 90 a 115 lb/pulg2, Por qu?


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6. Explique cmofunciona elesfigmomanmetroCuando nos medimos lapresin arterial.


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7. Construya el tubo de Mariotte. Cmo funciona ycul es su aplicacin?


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FLOTABILIDAD Y EL PRINCIPIO DE ARQUMEDES

8. Una esfera de icopor, colocada en el fondo de una piscina, sube hasta lasuperficie porque:a) La presin en el fondo de la piscina es mayor que en la superficieb) El empuje sobre la esfera aumenta a medida que ella subec) El empuje sobre la esfera es mayor que el peso del agua desplazada por

ellad) El empuje sobre la esfera es mayor que el peso de la esferae) El icopor es ms liviano que el agua

9. Un objeto con densidad uniforme flota en agua con 1/3 de su volumensobre la superficie. Compare la densidad del objeto con el de el agua.

Qu puede concluir?


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10. Un bloque cbico de madera de10 cm por lado flota en la interfazentre aceite y agua con su superficieinferior 1.50 cm bajo la interfaz. Ladensidad del aceite es 790 kg/m3.a) En un diagrama de cuerpo libredibuje las fuerzas que actan sobreel cuerpo. Calclelas.b) Qu presin manomtrica hay enla superficie inferior del bloque?c) Qu densidad tiene el bloque?


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11. Un cuerpo se pesa en el aire y luego se pesa completamentesumergido en el agua. Halle la expresin para encontrar la

densidad del cuerpo

12. Un trozo de hierro est pegado encima de un bloque de madera.Si ste se coloca en una cubeta de agua con el hierro arriba, flota.Ahora se voltea el bloque para que el hierro quede sumergidobajo el bloque. El bloque flotar o se hundir?. El nivel del aguade la cubeta subir, bajar o no cambiar?. Haga la experiencia.


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13. El bloque A de la figura cuelgamediante un cordn de la balanza del delresorte D y se sumerge en el lquido C

contenido en el vaso B. La masa del vasoes 1.00 kg; la de el lquido es 1.80 kg. Labalanza D marca 3.5 kg, y la E, 7.50 kg.El volumen del bloque A es 3.80 dm3.

a) Qu densidad tiene el lquido?b) Qu marca cada balanza si el bloque A

se saca del lquido?.

14. Un cuerpo de densidad pesa w en el aire.Demuestre que el peso aparente del cuerpo w

cuando se sumerge completamente en un lquido dedensidad es:w = w(1 - /)


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LA ECUACIN DE CONTINUIDADFLUIDO INCOMPRESIBLE

RAZN DE FLUJO DE VOLUMENGASTO


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ECUACIN DE BERNOULLI

15. Qu exceso de presin se requiere para enviaragua a travs de una aguja hipodrmica de 2 cm

de longitud y 0.3 mm de dimetro a un ritmo de1 cm3/s?


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v1 =2gh

(A1 /A2 )21

16. El medidor de Venturi se usa para medir la rapidez de flujo en un

tubo. Demuestre que la rapidez de flujo est dado por:


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17.Hay agua hasta una altura H del tanqueabierto. A qu profundidad h se debe abrirel orificio para que el alcance R sea mximo?


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18. Un tanque grande con dimetro D, abierto al aire, contiene agua hasta una alturaH. Se hace un agujero pequeo con dimetro D (d

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