Física Departamento de Física Aplicada. Facultad Ciencias Químicas. U.C.L.M.

Física
Departamento de Física Aplicada.
Facultad Ciencias Químicas. U.C.L.M.
DINÁMICA DE FLUIDOS.
1) Con una manguera de riego de 3 cm. de diámetro se lanza un chorro de agua en dirección
vertical hacia arriba. Suponiendo que el chorro permanece circular y despreciando cualquier
pérdida de energía por rozamiento, calcular el diámetro del chorro a 3.2 m. de la boquilla.
Velocidad del agua al abandonar la manguera, 10 m/s.
Solución: 3,87 cm.
2) ¿Cuánto tiempo tardará en vaciarse un depósito cilíndrico de sección S y lleno de agua hasta una
altura h, a través de una abertura practicada en el fondo y de sección s?.
2gh S 2  s 2
Solución: t 
que en el caso de que sS se simplifica a t=(S/s)(2h/g)1/2
g
s2
3(*) En la pared de un recipiente con agua se perforan dos orificios, uno encima de otro, ambos de
área S=0.2 cm2 y separados entre sí una distancia H=50 cm. En el recipiente se vierten cada
segundo 140 cm3 de agua, de manera que no disminuya el nivel del agua. Encontrar el punto de
intersección de los chorros de agua que salen de los orificios.
Solución: Situado el sistema de referencia en la pared del recipiente y a la altura del nivel del agua,
el punto de encuentro será (120,130) cm.
4) El dispositivo mostrado en la figura, conocido como medidor
Venturi, permite determinar la velocidad de las partículas de un fluido.
Para ello se hace pasar el fluido por un tubo con estrechamiento y se
mide la diferencia de alturas del fluido, h, en ciertos tubos verticales
que se colocan antes y después del estrechamiento. Supóngase que la
sección del tubo por donde circula el fluido es tres veces mayor que la
sección del estrechamiento y que h=2cm. Calcular la velocidad dentro
y fuera del estrechamiento.
Solución: vdentro=67,1 cm/s vfuera=22,4 cm/s
5) El aire fluye horizontalmente por las alas de una avioneta de modo que la velocidad del aire es
de 70m/s por encima del ala y de 50m/s por debajo. Si la avioneta tiene una masa de 700Kg. y un
área de alas de 9 m2, ¿qué fuerza neta vertical actúa sobre el avión?. La densidad del aire es de 1,2
Kg/m3.
Solución: 12960 N (hacia arriba).
6) Sabemos que la fuerza de empuje dentro de un fluido se debe al aumento de la presión en el
fluido con la profundidad. Demostrar que el empuje total sobre una caja (paralelepípedo) de
dimensiones lados a,b,c no depende de cual de sus lados esté colocado perpendicular a la superficie
del líquido.
7. Una presa rectangular de 30m de altura soporta una masa de agua que llega hasta una altura de
25m. Razonar por qué el grosor aumenta con la proximidad al
fondo, y determinar también la fuerza total que soporta la
presa.
Solución: F = 9.2  107 N
8. Si la densidad del agua del mar es 1025 Kg/m3 y la del
hielo 920 Kg/m3, determinar qué fracción del volumen total
de un iceberg es visible por encima del nivel del océano.
Solución: 10.2%
9. En condiciones estándar, la densidad del aire es 1.29 Kg/m3 y la del He es 0.178 Kg/m3. Un
globo lleno de He levanta una barquilla de 204 Kg. Determinar el volumen del globo.
Solución: V=183m3
10. Una esfera hueca de radios interno R y externo 2R está compuesta de un material de densidad
0, y flota en un liquido de densidad 20. Si llenando el interior de un liquido de densidad '
conseguimos que la esfera se hunda completamente quedando en equilibrio tras ello. Determinar el
valor de '.
Solución: ' = 9 0
11. Mucha gente cree que manteniendo fuera del agua un extremo de un tubo de buceador
suficientemente largo podrían respirar con él mientras pasean bajo el agua a cualquier profundidad.
Sin embargo la presión del agua sobre el pecho dificulta la introducción de aire en los pulmones.
Supóngase que apenas se puede respirar si se está tumbado en el suelo con un peso de 400N sobre
el pecho, de 0.09 m2. ¿A qué profundidad por debajo de la superficie del agua podría estar el pecho
para poder respirar aún?.
Solución: h= 45cm
12. Un tanque abierto muy grande lleno de un líquido de densidad 1 se vacía al mar (densidad 2)
a través de un pequeño orificio, a una profundidad H respecto al nivel del tanque y h respecto al
mar circundante. Determinar la velocidad de salida del líquido.

 
Solución: vs  2 g  H  2 h 
1 

H
h