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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR

INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO “DR. LUIS BELTRAN PRIETO FIGUEROA”

DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICA PROGRAMA DE MECÁNICA INDUSTRIAL

GUÍA DE EJERCICIOS

UNIDAD I

Curso: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS

Profesor: Rubén Parra

Instrucciones:

• Lea detenidamente cada uno de los ejercicios planteados. Si tiene dudas aclárelas con el profesor en las horas

de tutoría.

• En cada ejercicio coloque, los datos relevantes, los datos supuestos, realice las conversiones de unidades

necesarias para el desarrollo del ejercicio.

1.- La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire contenido en

él. Cuando la temperatura del aire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210 KPa. Si el

volumen del neumático es de 0,025 ��, determine la elevación de la presión cuando la

temperatura del aire en él sube hasta 50°C. También, determine la cantidad de aire que debe

purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a esta temperatura. Suponga que la

presión atmosférica es de 100 KPa.

2.- Un tanque rígido contiene20lbm de aire a 20 psia y 70°F. Se agrega más aire al tanque hasta

que la presión y la temperatura se elevan hasta 35 psia y 90°F, respectivamente. Determine la

cantidad de aire agregada al tanque.

3.- Un tanque de 20 ��contiene nitrógeno a 25°C y 800 KPa. Se deja escapar algo de nitrógeno hasta que la presión en

el tanque baja a 600 KPa. Si la temperatura en este punto es de 20°C, determine la cantidad de nitrógeno que ha

escapado.

4.- Se debe mover un bloque de 50 cm x 30 cm x 20 cm, que pesa 150 Nw, a

una velocidad constante de 0,8 �

��� sobre una superficie inclinada con un

coeficiente de fricción de 0,27. A) Determine la fuerza F necesaria a aplicar

en la dirección horizontal. B) Si se aplica una película de aceite de 0,4 mm

de espesor, con una viscosidad dinámica de 0,012 Pa.se, entre el bloque y la

superficie inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza

necesaria.

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5.- Se jala horizontalmente de una placa plana

delgada de 20cm x 20 cm a 1 �

��� a través de una

capa de aceite de 3,6 mm de espesor, que está

entre dos placas, una estacionaria y la otra

moviéndose a una velocidad constante de 0,3 �

��� ,

como se muestra en la figura. La viscosidad

dinámica del aceite es de 0,027 Pa.seg. 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 este movimiento.

6.- Un cuerpo en forma de cono cortado gira a velocidad angular constante de

200 ��

��� en un recipiente lleno con aceite SAE 10W a 20°C (µ=0,1 Pa.seg) como

se muestra en la figura. Si, especialmente en los dos lados, el espesor de la

película de aceite es de 1,2 mm, determine la potencia necesaria para

mantener este movimiento. Determine también la reducción en el consumo

de potencia necesario cuando la temperatura del aceite se eleva hasta 80°C

(µ=0,0078 Pa.seg).

7.- El sistema de embrague que se muestra en la

figura, se usa para transmitir par de torsión

mediante una película de aceite con

µ=0,38Nw. ���

� que está entre dos discos idénticos

de 30cm de diámetro. Cuando la flecha impulsora

gira a una velocidad de 1450 rpm, se observa que

la flecha impulsada gira a 1398 rpm. Suponiendo

un perfil lineal de velocidad para la película de

aceite, determine el par de torsión transmitido.

8.- Se va a medir la viscosidad de un fluido con un viscosímetro

construido de dos cilindros concéntricos de 75cm de largo. El diámetro

exterior del cilindro interior es de 15 cm y la brecha entre los dos

cilindros es de 0,12 cm. Se hace girar el cilindro interior a 200 rpm y se

mide que el par de torsión es de 0,8 Nw.m. Determine la viscosidad del

fluido.

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9.- Se introduce un tubo cuyo diámetro es de 0,03 inches en Kerosene a 68°F. El ángulo de

contacto del kerosene con una superficie de vidrio es de 26°. Determine el ascenso por

capilaridad del kerosene en el tubo.

10.- Se introduce un tubo de diámetro de 1,9mm en un líquido desconocido cuya

densidad es de 960 ��

�� y se observa que el líquido asciende 5mm en el tubo y forma un

ángulo de contacto de 15°. Determine la tensión superficial del líquido.

11.- Una bola de acero sólido puede flotar sobre el agua debido al efecto de la tensión superficial. Determine el

diámetro máximo de una bola de acero que flotaría sobre agua a 20°C, ¿cúal sería su respuesta para una bola de

aluminio? Tome la densidad de la bola de acero y de aluminio como 7800 ��

�� y 2700

��

��, respectivamente.