Capitulo 2: Estática de los Fluidos.

Transcripción

1 Capitulo 2: Estática de los Fluidos. 1) Explique los siguientes conceptos, leyes: a) Presión manométrica. b) Presión absoluta. c) Presión atmosferica. d)fuerza de empuje. e) Condiciones de equilibrio. 2) Encuentre la distribución de presión en una atmosfera Adiabática. 3) Encuentre la distribución de presión en una atmosfera compresible. 4) Calcular la presión a una altura de., a) Con la formula exacta b) La hipótesis de la atmosfera isoterma. c) La formula de densidad constante. 5) La atmosfera internacional de referencia (atmosfera estándar), tiene las siguientes propiedades: i) La Presión, la Densidad y la Temperatura del aire, a altitud cero, son respectivamente:,,, ii) De a de altitud (Troposfera), la Temperatura disminuye linealmente, según la ley, donde iii) De a, (Estratosfera), la Temperatura se mantiene constante en. Determinar la presión en función de la altura, hasta 6) Demuestre que, suponiendo que el aire se comporta como un gas ideal y que los procesos que en el ocurren son politrópicos ( ), la temperatura de la atmosfera varia linealmente en función de la altura. Utilice como condiciones de referencia al nivel del mar:. Estime el espesor de la atmosfera en estas condiciones. 7) Suponiendo que el agua de mar tiene un modulo de compresibilidad de. Determine la presión y la densidad en el mar a de profundidad. Suponga además que la densidad y la presión en la superficie son ) y respectivamente. Compare con lo que se obtiene si se desprecia la compresibilidad del agua. 8) La presión de un gas es y su volumen. Comprimimos el gas adiabáticamente hasta de su volumen inicial (coeficiente adiabático ). a) Determine la presión final. b) Compararla con la presión que resultaría si la compresión fuera isoterma. c) Explique a que se debe la diferencia de las presiones finales. 9) Realizando un esfuerzo de aspiración intenso. La presión alveolar en los pulmones puede ser inferior a la presión atmosférica. En estas condiciones. A que altura máxima puede aspirarse agua con la boca, utilizando un pequeño tubo de plástico? (Presión atmosférica ).

2 10) En la cumbre de una montaña la temperatura es de y el barómetro de mercurio indica mientras que la lectura al pie de la montaña es de. Suponiendo que la atmosfera puede considerarse como adiabática, determine: a) La temperatura al pie de la montaña. b) La altura de la montaña. (Proceso adiabático ) (Ecuación de estado para un gas ideal ) (Para el aire ) ( ) 11) Un recipiente cilíndrico lleno de agua comunica en la manera indicada (ver figura) con un deposito elevado. Calcular la fuerza resultante debida a la presión hidroestática sobre el fondo del recipiente cilíndrico. 12) Para El tanque que se muestra en la figura calcule la lectura del Manómetro.

3 13) Un Hidrómetro tiene una masa de y su extremo superior es un Vástago cilíndrico de de diámetro. Cuál será la diferencia entre las longitudes de la emergencia del Vástago, cuando flota en aceite de densidad relativa de y en el alcohol de densidad relativa de? 14) Un hidrómetro es un aparato para medir el peso específico relativo de un líquido. Para ello se lo calibra en agua pura, marcando en su nivel de flotación. El volumen sumergido en esa oportunidad se determina también y se llama si el peso del aparato es y el área de la sección recta del vástago es constante e igual a, muéstrese que es dado por: Donde es la distancia adicional que sobresale (o se hunde) del vástago al ser colocado el aparato en el liquido en estudio. Si el rango de interés para es, indíquese como se calibraría el hidrómetro. 15) Para medir la presión pulmonar de una persona, se utiliza un Manómetro de tubo en U de Mercurio abierto. El aire expulsado por el hombre durante una espiración es conducido mediante un tubo de goma a una de las ramas del Manómetro. Si el desnivel entre las dos ramas en este momento es de, calcula la presión pulmonar sabiendo que la densidad del Mercurio es y la presión atmosférica es.

4 16) Se dice que Arquímedes descubrió las leyes de flotabilidad cuando el rey Herón de Siracusa le pidió que le dijera si su nueva corona era de oro (densidad relativa ). Arquímedes comprobó que la corona pesaba en el aire y en agua. Era de oro o no? 17) Para rescatar un objeto valioso que se encuentra a de profundidad en el fondo del mar, se le amarra un globo que será llenado con aire para hacerlo flotar. El objeto perdido tiene un volumen de y una masa de. El globo puede considerarse sin peso y puede tener un volumen máximo de cuando esta totalmente inflado. El agua de mar es incompresible con una densidad de y una temperatura constante de. El aire que se utiliza para llenar el globo puede considerarse como un gas ideal con constante. Una vez que el conjunto comienza a ascender no se le agrega aire, manteniéndose este además a la temperatura del agua. Determinar: a) Qué volumen de aire debe tener el globo para que el conjunto comience a subir desde los de profundidad? b) Qué masa de aire es necesario inyectar al globo para ello? 18) Se sumerge un trozo de material formado por oro y plata de masa, en agua. El peso del líquido desalojado es. Si la densidad del oro es y la densidad de la plata. Determinar que cantidad de masa de oro y plata contiene dicho material. 19) Un bloque cubico de de arista y densidad de, flota en un recipiente con agua. Se vierte en el recipiente aceite de densidad relativa sobre el agua, hasta que la superficie superior de la capa de aceite se encuentre por debajo de la cara superior del bloque. Determinar: a) Qué espesor tiene la capa de aceite? b) Cuál es la presión manométrica de la cara inferior del bloque? 20) Una compuerta como la que se indica en la figura tiene agua en los dos lados. Se pide encontrar las resultantes en cada lado de la compuerta. Determinar también la fuerza necesaria para abrir la compuerta, sabiendo que esta es homogénea y pesa. El ancho es de.

5 21) La flecha de la compuerta de la figura falla para un momento de fuerza de. Determinar el valor máximo de la profundidad del líquido. 22) La posición y la forma de la pantalla de un dique tal como se muestra en la figura. Sabiendo que su líquido es agua y que su nivel alcanza el borde superior de la pantalla, se pide determinar la fuerza de compresión que actúa sobre la barra de soporte. 23) Una compuerta rectangular de por, se instala en una pared con inclinación de, como describe la figura, y se mantiene cerrada con una fuerza. Si la puerta tiene una masa de, encuentre.

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