Clase 21

Fluidos. Repaso. Problemas.
Resumen: Fluidos.
1.
2.
3.
La presión en un fluido es la
fuerza por unidad de área que un
fluido ejerce sobre un superficie.
Se mide: 1 pascal = 1 newton
/metro2
La presión en un fluido en reposo
varia con la profundidad h en el
fluido. P0 es la presión
atmosférica y ρ es la densidad
del fluido.
La ley de Pascal establece que
cuando se aplica presión a un
fluido la presión se transmite sin
disminuir a todo punto en el flujo
y a todo punto en las paredes del
recipiente.
• Cuando un objeto esta
parcial o completamente
sumergido en un fluido,
este ejerce sobre el
objeto una fuerza hacia
arriba conocida como
fuerza de flotación. De
acuerdo con el principio
de Arquímedes, la
magnitud de la fuerza de
flotación es igual al peso
del fluido desplazado por
el objeto.
V es el volumen de fluido desplazado
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La rapidez de flujo a través del
tubo es constante. Con otras
palabras: el producto del área
de la sección transversal, A, y
rapidez, v, en cualquier punto
es una constante – ecuacion
de continuidad.
La suma de la presión, la
energía cinética por unidad de
volumen y la energía potencial
por unidad de volumen tienen
el mismo valor en todos los
puntos a lo largo de una línea
de corriente. Ecuación de
Bernoulli:
Problema15.19. Serway.
Un tubo en U de un área de sección transversal uniforme, abierto a la
atmósfera, se llena parcialmente con mercurio. Después se vierte agua
en ambos brazos. Si la configuración de equilibrio del tubo es como la
mostrada en la figura, con h2=1.00 cm, determine el valor de h1. La
densidad del mercurio es de ρ=13.6 g/cm3, la densidad de la agua es
de ρ=1.103 kg/m3.
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Problema15.69. Serway.
Un tubo con forma de U que esta abierto en sus dos extremos se
llena parcialmente con agua. Después se vierte aceite con una
densidad de 750 kg/m3 en el brazo derecho y forma una columna
que alcanza una altura de L=5.00cm.
A). Determine la diferencia h en las alturas de las superficies de los
dos líquidos.
B). El brazo derecho esta protegido de cualquier movimiento de aire
mientras se sopla aire a través de la parte superior del brazo
izquierdo hasta que la superficies de los dos líquidos están a la
misma altura. Determine la rapidez del aire que se sopla a través
del brazo izquierdo. (la densidad del aire es de ρ=1.29 kg/m3.
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Problema15.23. Serway.
Una pieza de aluminio con 1.0 kg de masa y 2700 kg/m3 de
densidad esta suspendida de un resorte y entonces se sumerge
por completo en un recipiente de agua. Calcule la tensión en el
resorte:
A). Antes de sumergir el metal.
B). Después de sumergir el metal.
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Problema15.18. Serway
Se vierte mercurio dentro de un tubo con forma de U. El brazo
izquierdo del tubo tiene una área de sección transversal A1=10 cm2
y el área del brazo derecho es A2=5 cm2. Luego se vierten 100 g de
agua en le brazo derecho. Determine
A). La longitud de la columna de agua en el brazo derecho del tubo
en U.
B). Dado que la densidad del mercurio es de 13.6 g/cm3 que
distancia h sube el mercurio en el brazo izquierdo.
La densidad de la agua es de ρ=1.103 kg/m3.
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Problema15.45. Serway
Un gran tanque de almacenamiento se llena hasta una altura h0. El
tanque se perfora a una altura h medida desde el fondo del tanque.
Encuentre una expresión para determinar que tan lejos del tanque
aterriza la corriente de salida.
• Ejercicio.5.4. Un bloque con una sección
transversal de área A, altura H y densidad
ρ, esta en equilibrio entre dos fluidos de
densidades ρ1 y ρ2, con ρ1< ρ < ρ2.
Suponga que los fluidos no se mezclan.
Determine la fuerza de empuje sobre el
bloque y encuentre la densidad en función
de ρ1, ρ2, H y h.
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Ejercicio.5.5. Un cuerpo de material desconocido pese 4 N en el
aire y 2.52 N sumergido en agua. Encuentre la densidad
especificada del material. La densidad de la agua es de ρ=1.103
kg/m3.
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Problema15.53. Serway.
Una boya de madera tiene un diámetro de 1.2 m. Flota en agua con
0.4 cm de su diámetro arriba del nivel del agua. Determine la
densidad de la boya. La densidad de la agua es de ρ=1.103 kg/m3.
Resp. 709 kg/m3.