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    G 6 Mecanica de Los Fluidos

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    Este documento presenta 20 problemas de mecánica de fluidos relacionados con temas como presión, caudal, velocidad y densidad de fluidos. Los problemas abarcan situaciones como la presión en el fondo de un tanque lleno de agua, la densidad de aceite en un tubo en forma de U, y la velocidad de salida de agua de un orificio a cierta profundidad en un depósito.

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    FÍSICA INGENIERÍA AGRONÓMICA MECÁNICA DE LOS FLUIDOS

    AÑO 2016

    GUÍA DE PROBLEMAS Nº 6: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS

    PROBLEMA Nº 1
    ¿Cuál es la presión que soporta un buzo situado 10m por debajo de la superficie del mar?
    Suponga la densidad del agua de mar ρ= 1,03x10 3 Kg/m3 (pat= 1x105 N/m2)
    Rta: 2,2x105 N/m2

    PROBLEMA Nº 2
    Un tanque de almacenamiento de 12.0 m de profundidad está lleno de agua. La parte superior
    del tanque está abierto al aire.a) ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo del tanque? b)¿Y la
    presión manométrica?
    Rta: a) 2,19 x105 Pa b)1,18 x 105 Pa

    PROBLEMA Nº3:
    Se produce un vacío parcial en una caja estanca, cuya tapa que tiene un área de 7,5x10-3m2.
    Si se requiere una fuerza de 480N para desprender la tapa de la caja y la presión atmosférica
    exterior es de 10,7x104N/m2. ¿Cuál era la presión en la caja?

    PROBLEMA Nº 4
    En un tubo en forma de U abierto en ambos extremos, se vierte agua 9,4 cm
    y luego aceite (que no se mezclan). Llegan al equilibrio, como indica
    la figura. ¿Cuál es la densidad del aceite? 27,2cm
    Rta: 6,54 x102 Kg/m3

    PROBLEMA Nº 5
    Una estatua de oro sólido de 15.0 kg de peso está siendo levantada de un barco hundido
    ¿Qué tensión hay en el cable cuando la estatua está: a) en reposo y totalmente sumergida, y
    b) en reposo y fuera del agua? (ρAu = 18,375x103 Kg/m3)
    Rta: a)139N b)147N

    PROBLEMA Nº 6
    Si la densidad de del hielo es 917kg/m3 y la del agua de mar 1030kg/m3 ¿Qué porcentaje del
    volumen total de un bloque de hielo sobresale de la superficie del agua salada?
    Rta: 11%

    PROBLEMA Nº 7
    Una plataforma flotante de área A, espesor h y masa M=600Kg flota en agua tranquila con una
    inmersión es de 7cm. ¿Cuál es la inmersión de la plataforma cuando sube una persona cuya
    masa es 120kg?
    Persona
    Plataforma

    Plataforma

    7cm ?
    Agua
    Agua

    Rta: 8,4cm

    PROBLEMA N° 8
    Un cubo de madera de 10cm de arista y 400g de masa, flota en el
    agua, sí g=1000cm/s2. a) ¿Qué fracción del bloque se halla bajo el nivel
    del agua?. b) ¿Cuál es la presión en la base del bloque?

    1 INGENIERÍA AGRONÓMICA 2016


    FÍSICA INGENIERÍA AGRONÓMICA MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
    AÑO 2016

    PROBLEMA Nº 9
    Los émbolos de una prensa hidráulica tienen superficies de 40cm2 y 160cm2, Si se comprime
    4cm el embolo más pequeño ¿Cuánto subirá el émbolo mayor?
    Rta: 1cm

    PROBLEMA Nº 10
    La figura muestra un esquema de una prensa hidráulica. Su
    funcionamiento se basa en la propiedad de transmisión de
    presión de los líquidos (Principio de Pascal). Consta de dos
    cilindros de diámetros: 4cm y 1,2m, respectivamente. Sobre el
    vástago del pistón mayor se apoya una carga de 10000N.
    Calcular la fuerza que se debe ejercer sobre el pistón menor
    para mantener el equilibrio.
    Rta: 11N

    PROBLEMA Nº 11
    De un grifo circular sale agua con un caudal de 10,5cm3/s a) Si el diámetro de la salida del
    grifo es de 1,2cm. ¿Cuál es la velocidad del agua? b) Cuando el agua sale del grifo el flujo de
    agua se estrecha. Determinar el nuevo diámetro en un punto situado 7,5cm por debajo de la
    salida del grifo.
    Rta: a) 9,28cm/s; b)0,33cm

    PROBLEMA Nº 12
    Un tubo horizontal tiene la forma que muestra la figura. En el punto 1, el diámetro es de 6cm,
    mientras que en el punto 2, es de sólo 2cm. En el punto, v1=2m/s y P1=180KPa. Calcular la
    velocidad y la presión en el punto 2.
    2
    6cm 1
    6cm
    2cm

    Rta: v=18m/s; P= 20Kpa.

    PROBLEMA Nº 13
    Una manguera de 2 cm de diámetro por la que fluye agua a una velocidad de 3m/s, termina
    en un tubo cerrado que tiene 50 orificios pequeños de 0,2cm de diámetro. ¿Cuál es la
    velocidad de salida del agua en cada agujero?
    Rta: 6m/s

    PROBLEMA Nº 14
    El agua de un depósito abierto a la presión atmosférica en su parte superior tiene 490cm de
    profundidad. La velocidad del agua en el tubo horizontal conectado al fondo del depósito es de
    200cm/s. ¿Cuál es la presión en atm en el tubo?
    A
    A

    h B
    Rta: 1,46atm

    PROBLEMA Nº 15
    Se practica un orificio de 2,5cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito y a una
    altura de 6m por debajo del nivel del agua. Calcular: a) La velocidad de salida y b) el volumen
    que sale por unidad de tiempo.
    Rta: a) 10,8m/s; b) 5,3 litros/s

    2 INGENIERÍA AGRONÓMICA 2016


    FÍSICA INGENIERÍA AGRONÓMICA MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
    AÑO 2016

    PROBLEMA Nº 16
    Los bomberos utilizan una manguera del diámetro interior 6,0 centímetros para entregar 1000
    litros de agua por minuto. Un inyector se une a la manguera, y se quiere lanzar el agua hasta
    una ventana que está 30 m sobre el inyector.
    a) ¿Qué velocidad mínima debe tener el agua al dejar el inyector?
    b) ¿Cuál es el diámetro interior del inyector?
    c) ¿Qué presión se requiere en la manguera?
    Rta: a) 24,2m/s; b)0,03m; c) 2,75 x 105 Pa

    PROBLEMA N°17
    Un tanque cilíndrico de 1,2m de diámetro se llena hasta 0,3m de profundidad con agua. El
    espacio encima del agua está ocupado con aire, comprimido a la presión de 2,026.105 N/m2.
    De un orificio en el fondo se quita un tapón que cierra un área de 2,5cm2. Calcular la velocidad
    inicial de la corriente que fluye a través de este orificio.

    P1,v1,A1

    P2,v2,A2

    PROBLEMA Nº 18
    En un recipiente se agrega agua a razón de 0,2 litros/s. ¿Qué diámetro “d” deberá tener un
    orificio ubicado en el fondo del recipiente para que el agua se mantenga en él a un nivel
    constante h = 8,3cm?
    Rta: 1,4cm

    PROBLEMA Nº 19
    Del depósito representado en la figura sale agua continuamente. La altura del punto 1 es de
    10m; la de los puntos 2 y 3 es de 3m. La sección transversal en el punto 2 es de 0,04m2 y en
    el punto 3 de 0,02m2. El área del depósito es muy grande comparada con las secciones del
    tubo. Hallar: a) La presión manométrica en el punto 2. b) El caudal en m3/s.
    1

    2 3
    5 3
    Rta: a) 0,5x10 Pa b)0,23m /s

    PROBLEMA Nº 20
    En la figura se representa un tubo de Venturi para la medición del caudal con el típico
    manómetro diferencial de mercurio. El diámetro de la entrada (sección 1) es de 12cm y el del
    estrangulamiento de 6cm. Hallar el caudal de agua sabiendo que la diferencia entre las alturas
    alcanzadas por el mercurio en las dos ramas vale 22cm. La densidad del mercurio es
    13,6g/cm3. Expresar el resultado en m3/s.
    Rta: 0,022m3/s

    : 1 2
    v1

    22cm

    3 INGENIERÍA AGRONÓMICA 2016

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