Coleccion De Probelmas Tema 5

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área de Mecánica de Fluidos
E.P. de Ingeniería de Gijón

MECÁNICA DE FLUIDOS
Titulaciones de Grado en Ingeniería Mecánica (GIMECA), Ingeniería Eléctrica
(GIELEC), Ingeniería Electrónica Industrial y Automática (GIELIA) e Ingeniería
Química (GIIQUI).

COLECCIÓN DE PROBLEMAS

https://www.innova.uniovi.es/innova/campusvirtual/campusvirtual.php

1

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área deMecánica de Fluidos
E.P. de Ingeniería de Gijón

P1. Una farola de forma cilíndrica posee un
diámetro d = 30 cm y una altura L = 5 m.
Está sometida a la acción de una corriente de aire
de 30 m/s. Calcúlese la fuerza que está
experimentando la farola.
Solución: D = 243 N.
Datos:
- Viscosidad cinemática del aire:
A = 1.5·10-5 m2/s.
- Densidad del aire:
 = 1.2 kg/m3.
- Use el diagrama adjunto dela figura CD = CD(Re)
para cuerpos bidimensionales.

P2. Calcúlese la velocidad terminal de caída de un paracaidista (antes de abrir el
paracaídas) si cae en las siguientes posiciones:
a) En posición vertical (de pie) CDA = 0.11 m2. Solución: v = 109 m/s.
b) En posición horizontal CDA = 0.84 m2. Solución: v = 39.85 m/s.
c) Acurrucado CDA = 0.24 m2. Solución: v = 73.8 m/s.
Datos: Masa delparacaidista: m = 80 kg. Densidad del aire: = 1.2 kg/m3.

P3. Una esfera de diámetro d
= 12 cm y masa m = 3 kg cae
verticalmente en el interior de
un fluido cuya viscosidad
cinemática es  = 3·10-5 m2/s y
cuya densidad es  = 1200
Determínese
la
kg/m3.
velocidad terminal de caída
utilizando el diagrama adjunto
(CD = CD (Re) para esferas).
Solución: v = 2.7 m/s

2

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área de Mecánicade Fluidos
E.P. de Ingeniería de Gijón

P4. Una corriente de aire de 60 m/s incide sobre una esfera lisa cuyo diámetro es 0.15 m.
a) Determínese la fuerza de arrastre sobre la misma. Solución: D=7.6 N
b) Determínese dicho arrastre si, en vez de una esfera, se coloca un disco del mismo
diámetro perpendicularmente a la corriente. Solución: D=44.6 N
Datos:
Viscosidad cinemática del aire: A =1.5·10-5 m2/s.
Densidad del aire:  = 1.2 kg/m3.
Utilícese el diagrama CD = CD (Re) para esferas y discos del problema anterior (ver P3).
P5. Un tanque de sedimentación para
suministro de agua a un municipio tiene 3 m
de profundidad, existiendo un flujo horizontal
continuo de 30 cm/s. Si se desea que
sedimenten todas las partículas (supuestas
esféricas) de diámetro superior a 1 mm antes
de que el aguasalga del tanque: ¿cuál debe
ser la longitud mínima, L, del tanque?
Solución: L=12.2 m (la partícula tarda
40.8 s en sedimentar).

D+E
V

P

3m

30 cm/s

Datos:
¿L?
- Densidad del agua: = 1000 kg/m3.
3
- Densidad de las partículas:P = 1600 kg/m .
- Viscosidad cinemática del agua: = 1.21·10-6 m2/s.
- Use el diagrama de CD = CD(Re) para esferas del problema anterior (ver P3).
P6. Una gota deagua de 1 mm de diámetro cae en el aire,
y una burbuja de aire, también de 1 mm de diámetro, se
eleva en agua. Determínese la velocidad terminal en
ambos casos, suponiendo esférica la forma de ambas.
Solución: v=4.05 m/s (gota) ; v=0.11 m/s (burbuja)
Datos:
Viscosidad cinemática del aire: A = 1.5·10-5 m2/s.
Densidad del aire:  = 1.2 kg/m3.
Viscosidad cinemática del agua: W = 1.21·10-6 m2/s.Densidad del agua: W = 1000 kg/m3.
Utilícese el diagrama de CD = CD (Re) para esferas y discos de problemas anteriores (ver P3).
P7. Un coche de masa mC = 2000 kg, coeficiente de arrastre CDC = 0.3, y área frontal AC = 1
m2 despliega para frenar un paracaídas cuya área frontal es un círculo de 2 m de diámetro y
cuyo coeficiente de arrastre es CDP = 1.2. Si la velocidad inicial del vehículo es de 100m/s,
despreciando la resistencia a la rodadura, suponiendo que los valores de los CD no varían y que
no se utiliza otro mecanismo de frenado, calcúlese la distancia recorrida y su velocidad
después de 1, 10, 100 y 1000 s de desplegar el paracaídas. Densidad del aire:  = 1.2 kg/m3.
Solución:
t (s)
v (m/s)
x (m)

1
89
94

10
45
653

100
7.6
2113

1000
0.81
3941
3

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área de...