FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS DOCENTE: LEIDY MILENA HERNÁNDEZ

MACÁNICA DE FLUIDOS TALLER N° 1

VISCOSIDAD, PRESIÓN, TENSIÓN SUPERFICIAL, CAPILARIDAD

1. Demuestre que la presión en cualquier punto de un fluido es la misma en todas las direcciones, es decir tiene magnitud pero no dirección específica y por lo tanto es una cantidad escalar.

2. ¿Cuál es la presión paire en la figura? El aceite tiene 𝜌𝑟 = 0,8. Expresarla en forma manométrica y absoluta en 𝑁/𝑚². Adoptar la presión atmosférica 101325 𝑁/𝑚².

3. ¿Cuál es la presión absoluta dentro del tanque A en el punto a?

Expresar el resultado en 2cmkg y en kPa.

4. Si la presión barométrica es de 950 mbar, determine la presión absoluta, en bar, para cada uno de los casos siguientes: a. Presión de vacío igual a 12 𝑐𝑚 de mercurio. b. Presión manométrica igual a 10 𝑏𝑎𝑟. c. Presión absoluta de 5 𝑐𝑚 de mercurio. d. Presión de vacío de 20 𝑐𝑚 de agua.

5. Tres metros cúbicos de aire de 25 ℃ y una bar tienen una masa de 3,51 𝑘𝑔. Indique tres

propiedades intensivas y dos extensivas de este sistema. 6. El barómetro de un montañista registra 930 𝑚𝑏𝑎𝑟 al principio de un ascenso y 780 𝑚𝑏𝑎𝑟 al

final. Desprecie el efecto de la altitud sobre la aceleración gravitacional local, determine la distancia vertical ascendida. Suponga una densidad de del aire promedio 1.20 𝑘𝑔/𝑚3 y tome

𝑔 = 9.8𝑚

𝑠2.

AIRE

ACEITE

AGUA

Patm

3m

4,5m

0,3m

Hg

Agua

600 mm

Hg

Aceite

r = 0,8

Aire

Aa

100mm

300mm

150mm

7. Una tubería con agua se conecta a un manómetro en forma de doble U, como el presentado en la figura, el cual está situado en un lugar donde la presión atmosférica local es de 14.2 𝑝𝑠𝑖. Determine la presión absoluta en el centro de la tubería.

8. Una línea de gasolina está conectada a un medidor por medio de un manómetro en doble U,

como se muestra en la figura. Si la lectura del medidor de presión es de 370 𝑘𝑃𝑎, determine la presión manométrica de la línea de gasolina.

9. Un cilindro sólido 𝐴 de masa 2.5 𝑘𝑔 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 7 × 10−3 𝑁 ∙ 𝑠/𝑚2. ¿Cuál es la velocidad terminal V, del cilindro, es decir, la velocidad constante final del cilindro? Ignore los efectos de presión del aire.

10. Un bloque cúbico de 1 𝑘𝑁 de peso y 200 𝑚𝑚 de lado se desliza hacia abajo en un plano inclinado sobre una película de aceite con un espesor de 0.0050 𝑚𝑚. Si se utiliza un perfil lineal de velocidades en el aceite, ¿cuál es la velocidad terminal del bloque? La viscosidad del aceite es 7 × 10−2 𝑁 ∙ 𝑠/𝑚2.

11. En algunos aparatos de medición eléctrica, el movimiento del mecanismo indicador se atenúa al tener un disco circular que gira (con el indicador) en un tanque de aceite. De esta forma, las rotaciones extrañas se atenúan. ¿Cuál es el torque de atenuamiento para 𝜔 = 0.2 𝑟𝑎𝑑/𝑠, si el aceite tiene una viscosidad de 8 × 10−3 𝑁 ∙ 𝑠/𝑚2? Ignore los efectos en el borde exterior de la placa rotante.

12. Encuentre la distancia 𝑑 para el tubo en U.

13. Nutrients dissolved in water are carried to upper parts of plants by tiny tubes partly because of the capillary effect. Determine how high the water solution will rise in a tree in a 0.005 𝑚𝑚 diameter tube as a result of the capillary effect. Treat the solution as water at 20°𝐶 with a contact angle of 15°. Answer: 5.75 𝑚

14. The pressure of water flowing through a pipe is measured by the arrangement shown in Fig.

For the values given,calculate the pressure in the pipe.

15. A 1.9 𝑚𝑚 diameter tube is inserted into an unknown liquid whose density is 960 𝑘𝑔/𝑚3,and it

is observed that the liquid rises 5 𝑚𝑚 in the tube,making a contact angle of 15°. Determine the surface tension of the liquid.