1) Calcular la fuerza de roce entre dos placas paralelas de 1 x 1 m

FLUIDODINÁMICA (Ing. Industrial) - MECÁNICA DE LOS FLUIDOS (Ing. Mecánica) - 2006
Trabajo Práctico Nro. 1: Propiedades de los Fluidos - Hidrostática
1) Calcular la fuerza de roce entre dos placas paralelas de 1 x 1 m., a 1 mm. de distancia si una está fija
y la otra se mueve a 1 m/s (suponer una distribución lineal de velocidades), si el fluido entre ellas es:
a)
b)
c)
d)
aire a 20 C y 1 at.
agua a 20 C
aceite SAE 30 a 40 C
Comparar el resultado del ítem anterior con la fuerza de rozamiento seco si no hubiera lubricante y la
fuerza normal entre las placas fuera de 1, 10 y 100 kgf (observar que en este rango la viscosidad es
independiente de la presión!), siendo las placas de acero (observar que la fricción viscosa no
depende del material de la superficie sólida!). Coeficientes de fricción acero-acero: 0.15 (estático) y
0.09 (dinámico)
2) Calcular el par necesario para hacer girar a 2000 rpm un eje de 2” de diámetro y 1 m de longitud
dentro de un cilindro fijo, con un espacio de 0.5 mm entre ambos lleno con el lubricante del problema
1 c), suponiendo una distribución lineal de velocidad del fluido.
3) Averiguar qué es un fluido tixotrópico y qué un fluido reopéctico y buscar ejemplos (puede ser por
internet).
4) Un ensayo de tensión-tasa de deformación en un fluido dio los siguientes valores:
τ (N/m2)
du/dy (1/s)
0
0,1388
0,1837
0,2469
0,2895
0,3424
0,3771
0,4044
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Hallar m y k para un buen ajuste con una curva tipo: τ = m(
du k
) y decir si el comportamiento es
dy
newtoniano, pseudoplástico o dilatante. (Si hay problemas numéricos con el punto (0,0), reemplazar
por (0.00001, 0.00001).
5) Cuál es la diferencia entre presión absoluta y presión manométrica. La lectura de los compresores
para inflar los neumáticos en estaciones de servicio, da presión absoluta o manométrica? ¿En qué
unidades está normalmente?
6) En la figura F6, encontrar la presión en A en Pascales, y la presión del aire en el tubo. S indica la
densidad relativa de los líquidos del problema
7) El tanque de la figura F7 tiene agua y aire tal como se muestra. Cuál es la presión en A, B, C y D en
Pascales, kgf/cm2 y psi? Aclare si expresa presiones absolutas o manométricas.
8) Encuentre el peso W requerido para mantener la pared en posición vertical (fig. F8). La pared tiene
10 m de ancho. Encuentre el volumen requerido si el bloque es de acero (densidad 7800 kg/m3) y está
a) suspendido en el aire y b) sumergido en el agua.
9) Un automóvil se cae a un lago, a 2 m de profundidad. Si dentro del auto hay aire a presión
atmosférica, calcular aproximadamente la fuerza necesaria para abrir la puerta (usar las dimensiones
aproximadas de una puerta de cualquier auto).
10) Una publicidad mostraba a un chico en un balcón con pajitas plásticas conectadas para formar un
tubo muy largo, bebiendo una gaseosa de la chica del balcón del piso de abajo. Si la máxima succión
que puede desarrollar una persona es aprox. 100 mm Hg: ¿es posible la situación? ¿Qué ocurre (en la
realidad) con las pajitas cuando el chico aspira? La chica sopla desde el piso de abajo y baña al chico
con gaseosa. ¿Con qué presión debe soplar ella? ¿Qué ocurriría con las pajitas cuando ella sopla?
* Optativo *:
con un balde de agua, manguera, escalera y cinta métrica, determinar
experimentalmente la máxima altura que una persona puede elevar agua por succión.
11) Para extraer agua de una napa pueden emplearse bombas de aspiración en la superficie, o bombas
sumergibles en la altura de la napa. Cuál es la máxima profundidad (teórica) de napa que permite el
uso de bombas de aspiración?
12) Por qué se usa arena y no agua para prevenir la propagación del fuego en estaciones de servicio de
combustibles?
13) La vara de madera (densidad relativa 0.5) de la figura F13 mide 1 m de longitud y 2 cm2 de sección
transversal y se encuentra flotando con 13 cm. por encima del agua. Qué tensión soporta la cuerda?
Qué altura debería sobresalir para que la tensión fuera = 0 ?
14) Cuál es el volumen mínimo de un salvavidas (densidad relativa promedio 0.2) para soportar a una
persona (densidad relativa 0.94) de 100 kg. de peso, con el 75% del cuerpo sumergido?
15) Qué temperatura se requiere dentro de un globo esférico de aire caliente, abierto (es decir, la presión
en su interior es = P at.), de 10 m. de diámetro, para levantar un peso de 120 kg. un día en que la
temperatura ambiente es 20 oC?
(Recordar la ecuación de estado: P = ρ RT , con Raire = 287 J/(kg K) )
Figura F6
Figura F8
Fig. F7
Fig. F13