UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA FÍSICA II FLUIDOS

Transcripción

1 UNIVERSIDD NCIONL DEL SNT FCULTD DE INGENIERÍ DEPRTMENTO CDÉMICO DE ENERGÍ Y FÍSIC I FLUIDOS ESCUEL CDÉMIC PROFESIONL INGENIERÍ GROINDUSTRIL CICLO: - III CICLO DOCENTE: - NUEVO CHIMBOTE PERÚ

2 FISIC II: HIDROSTÁTIC 1. Un tronco de 10 KN flota en agua de mar, sumergido 40%, determinar el volumen del tronco (g=10m/s 2 ) 2. Un cubo de 2m de arista cuyo peso es 90Kn. La esfera tiene la mitad de su volumen en el agua y su peso es 30 kn. Cuál es su volumen? g=10m/s l soltar la pequeña esfera cuya densidad es 500kg/m 3. Determine hasta que profundidad ingresa en el agua (g = 10m/s 2 ) gua 3. Un pequeño cuerpo cuya densidad es 2000kg/m 3 se encuentra sumergido en un líquido cuya densidad es 2600 kg/m 3, atado a una cuerda en el fondo del recipiente. Qué tiempo empleará en llegar a la superficie cuando se haya roto la cuerda? g=10m/s 2 ; despreciar rozamientos. 8. En el fondo del recipiente mostrado en la figura se r - r donde r es la tiene una esfera de densidad ( ) 0 densidad del líquido; si en t=0 se deja en libertad a la esfera. Determine el tiempo que demora en llegar a la mitad del recipiente si r = 2r 0 24m líquido H/2 H 4. Calcule el valor de la fuerza de tensión que soporta la cuerda que sostiene el bloque cúbico de 80N y 10cm de arista. ( bloque = 2000 kg/m 2 ; g = 10 m/s 2 ) 9. Un manómetro de extremo abierto (véase la figura) usa un líquido para medir la presión de un gas. Si la presión manométrica del gas es 0,5 105Pa, halle la densidad del líquido (en g/cm 3 ). 5. Un buzo suelta una pelota cuya densidad es 2/3 líquido con la intensión de indicar su posición. Determine luego de que tiempo llegar a su altura máxima. 5. Una esfera de plástico flota en el agua con el 50%, de su volumen sumergido. Está misma esfera flota en un líquido x con el 40% de su volumen sumergido. Determine la densidad del líquido x 6. Un bloque de densidad flota entre 2 líquidos no miscibles de densidades 1 y 2 ( 2 > 1), Determine la altura de la parte sumergida del bloque en el líquido de densidad cm 10. Un bloque cúbico de 10 cm de arista y densidad 0,5 g/cm 3, flota en un recipiente que contiene agua y aceite. Si el espesor de la capa de aceite es 5 cm y su densidad es 0,8 g/cm 3, halle qué longitud de la arista del cubo está por encima de la superficie del aceite (en cm) 11. Un bloque de cierto material, pesa 150 N en el aire; cuando el material se encuentra sumergido en el agua y conectado a un dinamómetro, como se muestra en la figura; la lectura del dinamómetro es 100N, determine la densidad de dicho material (en kg/m 3 ). el peso de la cuerda y dinamómetro es insignificante. aceite agua agua

3 12. Determine la relación 1 si la compuerta que 2 separa los líquidos se encuentra en reposo 17. Desde el fondo de un estante con agua se lanza un cuerpo como se indica. Determine la máxima altura que alcanza respecto de su nivel de lanzamiento ( esfera=500 kg/m 3, g=10 m/s 2 ) 13. Determine la deformación que presenta el resorte de rigidez k=500 N/m. El bloque cúbico es homogéneo, de 4 kg y permanece en equilibrio en la posición que se muestra. (g=10 m/s 2 ) 18. En un tubo en U se tienen 3 líquidos no miscibles, B Y C. Si =500 kg/m 3, c=300 kg/m 3 ; determine la densidad del líquido B 14. qué distancia de sale la esfera cuya densidad es de 400 kg/m 3, si ésta ingresa al agua con Vo = 50 m/s?. (g = 10 m/s 2 ) desprecie la viscosidad Un cuerpo de densidad c = kg / m se encuentra sumergido en un líquido de L = kg / m, atado a una cuerda como se muestra. Cuánto tiempo empleará en llegar dicho cuerpo a la superficie libre del líquido cuando se rompa la 2 cuerda? (g = 10 m / s ) 19. Considere el sistema de la figura donde el tubo está lleno de aceite de densidad ρ = 0,85g/cm 3. Uno de los recipientes está abierto a la atmósfera y el otro está cerrado y contiene aire. Determine la presión en los puntos y B si la presión atmosférica es 1atm. 20. Determine la presión en los puntos, B, y C de la figura donde el aceite tiene densidad 0,90g/cm 3 y el agua 1,00g/cm 3. 24m Problema El cubo homogéneo mostrado se encuentra en equilibrio sumergido entre agua y aceite. Determine la deformación del resorte. ( cubo=2700 kg/m 3 ; aceite=800 kg/m 3, k=450 N/m; g=10 m/s 2 ) Problema 20

4 HIDRODINÁMIC 1. Un venturímetro horizontal tiene diámetros de 60 y 45 cm en la entrada y la garganta respectivamente. La lectura de un manómetro diferencial de agua es de 10 cm cuando está conectado entre la entrada y la garganta y fluye aire a través del aparato. Considérese constante igual a 1.28 kg-f/m 3 el peso específico del aire y despreciando la fricción, determinar el caudal en m 3 /s. 2. En un tanque la presión del agua en un orificio practicado en la pared es 400gr-f/cm 2. Cuál es la profundidad del orificio?. Cuál es la velocidad de salida del agua?. Cuál es la velocidad del líquido en un punto del chorro que está a 50cm por debajo del orificio?. 3. El radio de un cilindro circular recto mide 3.06m y su altura 6.12m. El cilindro que se llena con agua tiene en su base un pequeño orificio circular de 25.5mm de diámetro. Cuánto tardará en salir todo el agua?. Si: (a) V = (2gh) 1/2 (b) V = 0.6 (2gh) 1/2 4. Se practica un orificio circular de 2cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito, a una distancia de 10m por debajo del nivel del agua en el mismo. Calcular: a) La velocidad de salida b) El volumen que sale por unidad de tiempo. 5. Qué presión manométrica se necesita en las bocas de riego de una ciudad para que el chorro de una manguera contra incendios conectada a una de ellas alcance una altura vertical de 20m? 6. Dos depósitos y F, contienen el mismo líquido. Un tubo horizontal BCD, que tiene un estrechamiento en C, descarga agua del fondo del depósito, y un tubo vertical E se abre en C en el estrechamiento y se introduce en el líquido del depósito F. Supóngase que el flujo es currentilíneo y que no hay viscosidad. Si la sección transversal en C es la mitad que en D, y si D se encuentra a una distancia h 1 por debajo del nivel del líquido en. Qué altura h 2 alcanzará el líquido en el tubo E? 1 B D C 2 3 h1 E h2 F

5 7. El agua alcanza una altura H en un gran depósito abierto, de pared vertical. Se practica un orificio en una de las paredes a una profundidad h por debajo de la superficie del agua. a) qué distancia R del pie de la pared alcanzará el suelo el chorro de agua que sale por el orificio? b) qué altura por encima del fondo del depósito puede practicarse un segundo orificio para que el chorro que sale de él tenga el mismo alcance que el anterior? h H R 8. Una tubería de 0.2cm de diámetro, llena de agua en movimiento, tiene un estrechamiento de 0.1m de diámetro. Si la velocidad en la parte de 0.2m es 2m/s. Hallar: a) La velocidad en el estrechamiento b) El caudal expresado en metros cúbicos por segundo. 9. Por una tubería de sección transversal constante circula agua en régimen estacionario desde un depósito elevado. En un punto situado 2m por debajo del nivel de agua del depósito, la presión manométrica de la corriente que circula es de 10 4 Pa. a) Cuál es la velocidad del agua en ese punto? b) Si la tubería llega hasta un punto situado 3m por encima del nivel del agua del depósito. Cuáles son la velocidad y la presión en este último punto? 10. Un manómetro diferencial está unido a dos secciones rectas y B, de una tubería horizontal por la que circula agua. La lectura en el manómetro de Mercurio es de 0.80m, siendo el nivel más cerca de, el más bajo. Hallar el caudal, si las secciones 1 = 4cm 2 y 2 = 2cm 2. C 0.8m E D y V1 1 1 V2 2 2