problemasdefluidos

FLUIDOS
1. Una barra delgada y homogénea de 1m de
longitud se encuentra sujeta por un extremo a
un punto, tal y como indica la figura,
mientras que el otro extremo está sumergido
en agua (pudiendo girar en torno al extremo
fijo). Si la densidad específica de la barra es
de 0.4, determinar en la posición de equilibrio
la longitud de la barra que se encuentra
sumergida en el agua.
2. Un oso polar está flotando en agua salada (densidad específica 1.025),
apoyando parte de su cuerpo encima de un témpano de hielo (densidad
específica 0.917). El hielo se hunde de manera que sólo permanece fuera
del agua la mitad del volumen de hielo que asomaba fuera del agua cuando
el oso no estaba apoyado sobre él. El oso, al que supondremos una densidad
específica 1, tiene el 70% de su volumen fuera del agua. Calcular la masa
del oso, suponiendo que el volumen total de hielo es de 10m3.
3. El agua fluye a través de una manguera de 3cm de diámetro a una
velocidad de 0.65m/s. El diámetro de la boquilla es de 0.3cm. a) ¿A qué
velocidad pasa el agua a través de la boquilla? b) Si la bomba situada en un
extremo de la manguera y la boquilla en el otro extremo están a la misma
altura, y si la presión en la boquilla es la presión atmosférica, ¿cuál es la
presión en la bomba?
4. Está fluyendo agua a 3m/s por una tubería horizontal bajo una presión de
200kPa. La tubería se estrecha hasta la mitad de su diámetro original. a)
¿Cuál es la velocidad del flujo en la sección estrecha? b) ¿Cuál es la presión
en la parte más estrecha de la tubería? c) ¿Qué comparación existe entre el
número de kilogramos de agua que fluye por la sección estrecha cada
segundo, con la que circula a través de la sección más ancha?
5. Un tubo de 6cm de diámetro se reduce gradualmente a 4cm. Cuando el
agua fluye por este tubo en flujo laminar, la presión manométrica en esas
dos secciones es de 32KPa y 24KPa. ¿Cuál es el caudal de agua en esta
tubería?
6. El agua de una tubería de 5cm de diámetro al nivel de la calle está a una
presión de 3.8atm y tiene una velocidad de 0.60m/s. Al entrar a un edificio,
va cambiando la sección con la altura y en el piso superior, a 20m sobre la
calle, tiene un diámetro de 2.6cm. Calcular la velocidad del agua y la
presión con la que sale al abrir un grifo en ese piso.
7. En los lugares donde las áreas de un
tubo de sección variable son iguales a S1 y
S2, se instalan dos tubos manométricos
como en la figura. Por el tubo fluye agua.
Calcular el volumen de agua que pasa por
segundo a través del tubo si la diferencia
de niveles en los tubos manométricos es
h.
8. En un torrente de agua se sumergió un tubo doblado. La velocidad de la
corriente con respecto al tubo es 2.5m/s. La parte superior del tubo se
encuentra a 12cm sobre el nivel del agua del torrente y tiene un pequeño
agujero. ¿A qué altura subirá el chorro de agua que sale por el agujero?
9. Un aspersor para regar el césped es alimentado por una tubería de 1.9cm
de diámetro. El agua sale del aspersor con un ángulo de 30º respecto de la
horizontal y cubre un radio de 8m. a) ¿Cuál es la velocidad de salida del
agua del aspersor? b) Si el diámetro del orificio de salida es de 3mm,
¿cuántos litros de agua por segundo salen del aspersor? c) ¿A qué velocidad
fluye el agua dentro de la tubería?
10. El agua de un recipiente cilíndrico de
5cm de diámetro y 10cm de altura se vacía
a través de un capilar horizontal de 0.5mm
de diámetro y 20cm de longitud. Calcular
el tiempo necesario para que la altura del
agua descienda desde los 10cm iniciales
hasta 5cm, si la viscosidad del agua es de
1mPa.s.
11. Un paciente va a recibir una transfusión de sangre. La sangre va a fluir a
través de un tubo desde una botella elevada a una aguja insertada en la
vena. El diámetro interior de la aguja de 4cm de largo es de 0.40mm y el
caudal requerido es de 4cm3 de sangre por minuto. ¿A qué altura debe
situarse la botella? Supóngase que la presión de la sangre es de 18torr por
encima de la presión atmosférica.
12. a) ¿Cuál es la velocidad límite de una partícula de polvo de 10-5m de
radio y 2103kgm-3 de densidad en aire a 20ºC? b) ¿Cuál es el número de
Reynolds que caracteriza el flujo a la velocidad límite? c) Hallar la fuerza
de arrastre a la velocidad límite. aire = 1.22Kg/m3; aire = 1.8110-5Pa.s
13. Un glóbulo rojo puede tratarse aproximadamente como una esferita de
210-6m de radio y densidad 1.3103Kgm-3. ¿Cuánto tiempo tardará en
sedimentar 10-2m en sangre a 37ºC a) con la gravedad terrestre, b) en una
centrifugadora con aceleración 105g? La densidad de la sangre es
1.056103Kgm-3.
14. Sea la presión en el exterior de una burbuja de jabón de radio r
inicialmente la mitad de la presión interior. Si la presión externa se reduce a
cero manteniéndose constante la temperatura, ¿qué ocurre con el tamaño de
la burbuja?