01 Trabajo Práctico 2012
-
Upload
elijah-norman -
Category
Documents
-
view
16 -
download
1
Transcript of 01 Trabajo Práctico 2012
-
Juan Manuel de Rosas 325 Tel/Fax (+54 3755) 422 179 422 170 www.fiobera.unam.edu.ar e-mail: [email protected] CP3360 Ober Misiones Argentina
Universidad Nacional de Misiones
TRABAJO PRCTICO No 1
INTRODUCCIN AL ANLISIS DIMENSIONAL Y
LA TEORA DE MODELOS FSICOS EN INGENIERA
1. Se necesita estudiar mediante un modelo fsico el comportamiento
aerodinmico de un nuevo diseo de automvil que alcanzar una velocidad
mxima Va. Se utilizar un tnel de viento que opera a la presin
atmosfrica y en el cual el aire puede alcanzar la velocidad Vt. Calcule la
escala a la que debe construirse el modelo.
2. Calcule la escala geomtrica con que ha de construirse el modelo de un
barco de 90m de longitud cuya velocidad de crucero es 80km/h. Por las
caractersticas del laboratorio el modelo no debe superar la velocidad de
1m/s.
3. Indague si el conjunto de magnitudes peso especfico, esfuerzo cortante y
densidad constituyen un sistema de magnitudes primarias.
4. La fuerza de arrastre sobre un dirigible debe estimarse mediante ensayos
con un modelo a escala reducida. Los ensayos se realizan en un tnel de
agua, en donde el modelo de dirigible se fija a un soporte instrumentado
con un sensor de fuerza; la velocidad del flujo de agua que incide sobre el
modelo se controla con una bomba de velocidad variable que es la que
origina el flujo hacia el modelo. Determinar la velocidad del agua a la que se
debe ensayar el modelo.
5. Para estudiar la energa disipada como consecuencia de la viscosidad del
agua en una gran conduccin a presin, cuyo dimetro interior es de 10m y
transporta un caudal de 2.500l/s, se construye un modelo a escala 1:5.
cul debe ser el caudal correspondiente al modelo si el ensayo se lleva a
cabo con un fluido que tiene una viscosidad dinmica y una densidad 3
veces mayor que la del agua.
6. Explique en qu consiste la analoga ente un circuito elctrico y un sistema
masa-resorte-amortiguador.
-
TRABAJO PRCTICO No 1
MODELACIN EN INGENIERA Ao 2012 2
7. Se trata de ensayar el modelo de un barco de 110m de largo que ha de
navegar a 55km/h El modelo tendr 3m de longitud. Qu velocidad deber
tener el modelo?.
8. Un modelo de avin a escala 1:80 es ensayado en una corriente de aire a
20C y a una velocidad de 45m/s
a) A que velocidad habr de moverse el modelo si est totalmente
sumergido en agua a 27C ?
b) Qu arrastre sobre el prototipo en el aire corresponde a una resistencia
sobre el modelo en el agua de 0,55 kg?
9. Un aceite de viscosidad cinemtica 4,5x10-5 m2/seg va a ser utilizado en un
prototipo en el que son predominantes las fuerzas debida a la viscosidad y a
la gravedad. Tambin se desea experimentar sobre un modelo a escala de
1:5 Qu valor debe tener la viscosidad del lquido del modelo?
10. La cada de presin que se produce a lo largo de una tubera lisa por efecto
de friccin es funcin de: el dimetro de la tubera D, la densidad , la
viscosidad dinmica y la velocidad del flujo V es decir:
= , , ,
a). Encontrar grficamente la relacin de la presin con las distintas
variables independientes, ejemplo: = manteniendo constante:
, y as sucesivamente para las tres variables restantes. Explicar las
dificultades encontradas en caso de realizarse experimentalmente.
b). Hallar los nmeros adimensionales y explicar la ventaja de este mtodo.
c). Hallar un conjunto de 3 magnitudes que no constituya un sistema de
magnitudes primarias.
d). Hallar los nmeros adimensionales utilizando cmo variables
linealmente independientes las tres magnitudes halladas del punto c.
11. Las variables que intervienen en el movimiento de un lquido, a travs de
los labes de una bomba centrfuga, pueden relacionarse mediante la
siguiente ecuacin,
, , , , , = 0
Donde: = es la energa especfica, D el dimetro, q el caudal
bombeado, la densidad del lquido utilizado, la viscosidad dinmica del
lquido y n el nmero de revoluciones por minuto de la bomba. Hallar los
grupos adimensionales necesarios para describir el fenmeno utilizando
cmo magnitudes fundamentales F, L y t.
-
TRABAJO PRCTICO No 1
MODELACIN EN INGENIERA Ao 2012 3
12. Se quiere determinar el empuje sobre una familia de hlices
geomtricamente similares mediante un ensayo en el tnel del viento sobre
un modelo. Use el anlisis dimensional para encontrar los parmetros
adecuados en el trazado de los resultados de la prueba.
El empuje depende de la velocidad de rotacin , velocidad V, dimetro
D, viscosidad dinmica del aire , densidad del aire y de la velocidad del
sonido .
, , , , , , = 0