UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS CURSO: MECANICA DE FLUIDOS FACTI CAT: Ing. Luis Sandoval M. SEGUNDO SEMESTRE 2013 Auxiliar: Floridalma Quintana

TAREA PREPARATORIA “GASES”

“COMPUERTAS PLANAS” “COMPUERTAS CURVAS”

“EMPUJE Y ESTABILIDAD”

PROBLEMAS DE TAREA , TEMA: ECUACION DEL GAS IDEAL

1.30: 3.25 kg/m³, 0.13kg

1.31: 0.2951 lbf/p³

1.32: 3kg/m³

Un gas se encuentra inicialmente sometido a una presión de 14 psi y a una temperatura

de 30ºF. Se le somete a una presión isotérmica hasta llegar a los 25 psi. Posteriormente

se le somete a un aumento de temperatura isobárica (manteniendo la presión constante)

hasta llegar a los 70ºF, en ese punto la densidad absoluta es de 0.05slug/p³. Determinar:

- La constante del gas (sist. Ingles) - La densidad absoluta, el peso específico y el volumen específico al comenzar la compresión.(sist. Ingles).

Se comprime isotérmicamente un volumen de oxígeno de 2 a 1.2 m3, al finalizar la compresión se observa que la masa final es de 6 kg. Determinar la presión absoluta ( en kPa y cm de mercurio) que fue necesaria para realizar la compresión. Roxígeno=259.75 N-m/kg-0K. La temperatura es de 300C. R/157.41 kpa, 118cmHg

R/ 8.4 psi

R/64°C,337K, 146.7°F

R/es Oxígeno

R/1.51 m³

PROBLEMAS DE COMPUERTAS PLANAS Y CURVAS

1 En la cortina vertical de un depósito hidráulico se instala una compuerta rectangular,

como se ilustra en la figura. Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre la

compuerta y la ubicación del centro de presión. Además, calcule la fuerza sobre cada

uno de los dos pestillos mostrados. (485.2 lb en cada pestillo)

2 La compuerta mostrada en la

figura pesa 300lb/pie en

dirección perpendicular al

papel. Su centro de gravedad se

encuentra a 1.5 pies desde la

cara izquierda y 2 pies por

encima de la cara inferior, y

está pivoteada en O. Determine

la posición de la superficie del

agua cuando la compuerta está

a punto de abrirse. (La

superficie de agua se encuentra

por debajo de la bisagra). (0.58

pies)

3 Determinar la magnitud y dirección de la fuerza P necesaria para mantener cerrada la compuerta la cual

es un rectángulo de 2m de alto y 1m de ancho perpendicular al papel. (R/ 1037 kgf, hacia la derecha)

4 Calcule el ancho del muro de hormigón necesario para prevenir que el muro no sufra

ningún deslizamiento. El ɤ del hormigón es 23.6 kN/m³ y el coeficiente de rozamiento

entre la base del muro y el terreno de cimentación es 0.42. utilícese 1.5 como

coeficiente de seguridad contra el deslizamiento. ¿Estará también asegurado contra el

vuelco?

(3.09 m; Sí estará asegurado)

5 El eje de la compuerta mostrada en la figura fallará con un momento de 150kN-m.

Determinar el valor máximo de la profundidad del líquido h. (h = 3.09 m)

7 La presa de la figura, tiene un puntal AB cada 6mt, Determinese la fuerza compresiva en el puntal AB, descartando el peso de la compuerta. (603 kN)

8 Determine la magnitud de la fuerza resultante sobre la compuerta mostrada. La superficie tiene 5 pies de largo. (Fhorizontal: 67437 lb, Fvertical: 99925 lb)

6 La figura muestra un tanque de

agua con un tubo circular

conectado en su fondo. Una

compuerta circular sella la abertura

del tubo para impedir el flujo. Para

drenar el tanque se utiliza una

polea que abre la compuerta.

Calcule la fuerza necesaria que

debe ejercer el cable de la polea a

fin de abrir la compuerta (Tensión

del cable: 122.94 lb, Fuerza del

agua: 120.06 lb)

9

11582.5 kg*m en contra de las agujas del reloj.

PROBLEMAS PARA LA TAREA DE EMPUJE Y ESTABILIDAD.

¿Qué longitud debe tener un tablón de madera de 76.2 mm por 304.8 mm de sección, y densidad relativa 0.5 para que en agua salada (peso específico 1010 Kg/m

3) soporte encima a

un niño que pesa 445 newton? R// 3.83 m.

Dos cubos del mismo tamaño, 1m3, uno de S = 0.8 y otro de S = 1.1, se conectan mediante un

cable corto y se localizan en agua. ¿Qué porción del cubo más liviano se encuentra por encima de la superficie de agua y cual es la tensión del cable? R// 0.1m, 980.4 N.

R//

R// 2.03 MN

R// 25.2x10³ m³

R// 126.96 lb

Un cilindro de madera sólido tiene 0.61metros de diámetro y una altura de 1.22 metros. La D.R. de la madera es 0.6 ¿Será estable el cilindro si se coloca verticalmente en aceite? D.R. aceite = 0.85 R// No es estable. En la figura se presenta un lanchón de río que se utiliza para llevar materiales voluminosos. Suponga que el centro de gravedad del lanchón se encuentra en su centroíde y que este flota con 8 pies sumergidos. Determine su ancho mínimo que asegurará su estabilidad en agua dulce. R// 27.7 pies