Ing. Fabián Lucci

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FISICA II (Termodinámica) - Año 2002

HIDRODINÁMICA Densidad del agua = 1000 Kg/m3 1) Se practica un orificio circular de 2 cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito, a una distancia de 10 m por debajo del nivel de agua el mismo. Calcule: a) La velocidad de salida. b) El volumen que sale por unidad de tiempo. Despreciar la contracción de las líneas de corriente después de salir del orificio. 2) Un depósito cilíndrico abierto por su parte superior tiene 20 cm de altura y 10 cm de diámetro. En el centro del fondo del depósito se practica un orificio circular cuya área es de 1 cm2. El agua entra en el depósito por un tubo colocado en la parte superior a razón de 140 cm3/s. ¿Qué altura alcanzará el agua en el depósito? 3) El agua contenida en un depósito está sometida a una presión manométrica de 2x104 Pa, para lograr esto se introduce aire comprimido por la parte superior del depósito. En una pared hay un pequeño orificio situado 5 m por debajo del nivel del agua. ¿Calcúlese con qué velocidad sale el agua por el orificio? 4) Una tubería de 0,2 m de diámetro tiene un estrechamiento de 0,1 cm de diámetro. Dentro de ella circula agua a una velocidad de 2 m/s en la parte de diámetro 0,2 m. Calcule: a) La velocidad en el estrechamiento. b) El caudal en metros cúbicos por segundo. 5) Desde un depósito fluye agua en régimen estacionario como se muestra en la figura 1, la altura del punto 1 es 10 m, la de los puntos 2 y 3 es de 1 m. La sección transversal en el punto 2 es de 0,04 m2 y de 0,02 m2 en el punto 3. La superficie del depósito es muy grande comparada con las secciones transversales del conducto. a) Calcule la presión manométrica en el punto 2. b) Calcule el caudal en metros cúbicos por

segundo. 6) En determinado punto de una tubería horizontal le presión manométrica es de 0,5 x 105 Pa. En otro punto la presión manométrica es de 0,3 x 105 Pa. Si las secciones del tubo en estos dos puntos son 20 cm y 10 cm respectivamente calcule el número de metros cúbicos de agua por minuto que circulan a través de cualquier sección del tubo. 7) La diferencia de presión entre el tubo principal y el estrechamiento de un medidor de Venturi es de 10 5 Pa. Las áreas del tubo y el estrechamiento son 0,1 m y 0,005 m respectivamente. ¿Cuál es el caudal que circula por el tubo?. El liquido es agua.

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8) El tubo representado en la figura 2 tiene una sección transversal de 36 cm2 en las partes anchas y de 9 cm2 en el estrechamiento. Cada 5 s salen 27 l de agua. a) Calcule las velocidades en las partes

anchas y en las estrechas. b) Halle las diferencia de presión entre

ellas. c) Calcule h.

Densidad agua = 1000 kg/m3

Densidad Hg = 13600 kg/m3 9) En un depósito cerrado de gran sección, la altura del agua salada que contiene alcanza 13 m (densidad del agua salada: 1,025 g/cm3). El depósito contiene aire comprimido a una presión manométrica de 6,5 x 106 Pa (lectura del manómetro A). El tubo horizontal de salida tiene una sección de 18,6 cm2 y de 9,3 cm2 en las partes de mayor y menor diámetro respectivamente (ver figura 3). a) ¿Cuál es el caudal de salida de agua

por el tubo con la válvula totalmente abierta?.

b) ¿Qué altura h alcanzará el agua en el extremo abierto del tubo con la válvula totalmente abierta?.

c) ¿Qué fuerza deberá soportar el mecanismo de cierre de la válvula si el obturador posee un área de 8 cm2 cuando esta se encuentra totalmente cerrada?.

d) Si se abre un pequeño orificio en la parte superior del depósito reduciéndose a cero la presión manométrica, cuál será ahora la altura h si la válvula esta totalmente abierta?.

10) Se necesita conocer el diámetro de una boquilla de una fuente de agua, de tal manera que la columna de líquido vertical por ella lanzada alcance una altura de 8 m. Se dispone de una bomba situada a 1 m por debajo del nivel de la boquilla y que entrega agua a una presión manométrica de 10050 Pa, siendo el diámetro del tubo a la salida de la bomba de 0,02 m. 11) El nivel de agua de un depósito situado en la azotea de un edificio es de 30 m por sobre el nivel de suelo. El deposito suministra agua por medio de unas tuberías de 10 cm de diámetro a varios departamentos. Cada uno de los grifos por donde sale agua tiene una abertura efectiva correspondiente a la mitad del área de la sección de las tuberías. a) ¿Qué presión manométrica existe en la cañería al nivel del suelo si se encuentran cerrados

los grifos?. b) ¿Cuál es la presión manométrica en la cañería a nivel del suelo cuando el grifo de ese

nivel está abierto?.

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12) Una bola de aluminio de 1,0 cm de radio cae en agua a 20 ºC (Coef. de Viscosidad= 1 cp) a) ¿Cuál es la velocidad límite ? 13) a) ¿Con qué velocidad limite se elevará una burbuja de aire de 1 mm de diámetro en un líquido de viscosidad 150 cp y de densidad 0,90 g/ cm3 ? b) ¿Cuál es la velocidad límite de esa misma burbuja en el agua a 20 ºC (Coeficiente de viscosidad = 1 cp) ? 14) a) ¿ Con qué velocidad cae una bola de acero de 1 mm de radio en un depósito de

glicerina en el instante en que su aceleración es la mitad que la de un cuerpo que cae libremente ?

b) ¿Cuál es la velocidad limite de la bola? Las densidades del acero y de la glicerina son de 8,5 g/cm3 y 1,32 g/cm3, respectivamente y la viscosidad de la glicerina de 8,3 poises.