UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA DE OCCIDENTE
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA.
GUIA DE EJERCICIOS N°2
(MECANICA DE FLUIDOS)
Utilizando las relaciones de
esfuerzos cortantes encuentre:
capilaridad,
viscosidad
y
1) Si en la superficie libre de un líquido cuya densidad
relativa es 0.98, se introduce un tubo capilar de vidrio
de 8.6mm de diámetro y se observa una altura capilar de
2.5mm y un ángulo de contacto de 45°.¿Qué fuerza será
necesaria aplicar a un aro de alambre fino de peso
despreciable y 45mm de diámetro para separarlo de la
superficie de ese mismo líquido?
2) Una gran placa móvil está colocada entre dos placas fijas,
tal como se muestra en el dibujo. Dos fluidos newtonianos
con viscosidades indicadas están contenidos entre las
placas. a) Determinar la magnitud y dirección de los
esfuerzos cortantes que actúan sobre las paredes fijas
cuando la placa móvil posee una velocidad de 4m/s. b)
Encontrar el esfuerzo cortante en el fluido superior a
y=0.004m. c) Determinar la fuerza que debe aplicársele a
la placa móvil para proveerle la velocidad de 4m/s si su
área es de 2m2.
3) Se jala horizontalmente de una placa plana delgada de
20cmx20cm a 1m/s a través de una capa de aceite de 3.6mm
de espesor, que está entre dos placas, una estacionaria y
la otra moviéndose a una velocidad constante de 0.3m/s,
como se muestra en la figura. La viscosidad dinámica del
aceite es de 0.027Pa*s. Suponiendo que la velocidad en
cada una de las capas de aceite varía en forma lineal, a)
trace la gráfica del perfil de velocidad y encuentre el
lugar en donde la velocidad del aceite es cero y b)
determine la fuerza que se necesita aplicar sobre la placa
para mantener ese movimiento.
4) La plataforma superior que se muestra se desplaza a una
velocidad de 2ft/s y la plataforma inferior se encuentra
libre de moverse bajo la acción de las fuerzas viscosas
aplicadas. ¿Qué velocidad obtiene la plataforma inferior
con las condiciones dadas? Nota: Asumir que las áreas de
contacto de ambas plataformas tienen igual magnitud y que
el perfil de velocidad en ambas capas de aceite tienen una
distribución lineal.
5) Para dos cilindros concéntricos rotarios de 0.2m de largo,
la distribución de velocidad está dada por u(r)=0.4/r –
1000r m/s. Si los diámetros de los cilindros son 2 y 4cm,
respectivamente, calcule la viscosidad del fluido si el
momento torsional medido en el cilindro interno es de
0.0026 N.m.
6) Una flecha de 4ft de largo y 1pulg de diámetro gira en el
interior de un cilindro de la misma longitud, con 1.02pulg
de diámetro. Calcule el momento torsional requerido para
hacer girar la flecha interna a 2000rpm si aceite SAE-30
con un esfuerzo cortante de 0.006 lbf/ft2 llena el hueco.
También, calcule el caballaje requerido. Suponga un
movimiento simétrico.
7) El espacio entre dos cilindros concéntricos está lleno de
glicerina cuya viscosidad es de 8.5x10-3 lbf.s/ft2. El
radio del cilindro interior es de 3 in y el espesor de la
separación entre los cilindros es de 0.1 in. Determinar la
torca y la potencia requerida para hacer girar el cilindro
interior a 180rpm. El cilindro está fijo, suponer que la
distribución de la velocidad en la separación es lineal.
Nota: La longitud de ambos cilindros es uniforme e igual a
6 in.
8) Un cubo sólido que mide 0.5ft de arista y pesa 100 lbf
desciende por una superficie lisa que forma un ángulo de
30° con la horizontal. El bloque se desliza sobre una
película de aceite cuya viscosidad es 1.71x10-2 lbf.s/ft2.
Si la velocidad terminal del bloque es 1.2 ft/s. ¿Cuál es
el grosor de la película de aceite? Suponer una
distribución lineal en la película.
9) El interior de un recipiente es cúbico y pesa 10 lbf,
teniendo capacidad para 0.027m3, si se considera que el
recipiente tiene un espesor uniforme de 5mm y es abierto
en su parte superior, tal como se indica en la figura,
¿Cuánta agua habría que introducirle, si estando el
recipiente colocado con su base sobre un plano inclinado a
30° y lubricado con un espesor de 0.1mm de un aceite de
viscosidad de 5.1x10-3kgf.s/m2, se mueve hacia abajo a una
velocidad terminal de 2m/s?
EJERCICIO 1
EJERCICIO 3
EJERCICIO 8
EJERCICIO 2
EJERCICIO 4
EJERCICIO 9
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