datos

F´
ısica 2 - Pr´ctico 2
a
Din´mica de Fluidos
a

Curso 2013 - 1er. semestre

2.1.

Tuber´ con tap´n
ıa
o

Un ca˜o que cambia de secci´n transporta agua
n
o
(ver figura). La presi´n del agua a la entrada es
o
P1 = 2P0 , siendo P0 la presi´n atmosf´rica. El ca˜o
o
e
n
horizontal tiene un orificio con un tap´n de secci´n
o
o
inferior cuadrada de lado L. La superficie superiordel
tap´n tiene nueve veces el tama˜o de la superficie ino
n
ferior y el tap´n tiene masa m. Suponiendo que S1
o
paredes del recipiente,

S2 y que el tap´n no tiene fricci´n con las
o
o

a) ¿Cu´l es la condici´n para el valor de la presi´n P2 para que no “salte” el tap´n cuando el fluido
a
o
o
o
esta en reposo ?
b) Calcular el valor l´
ımite de la velocidad de entrada para que no“salte” el tap´n.
o

2.2.

Tubo de Venturi

Un fluido ideal incompresible de densidad ρ fluye en r´gimen
e
laminar por un tubo horizontal de secci´n cil´
o
ındrica y uniforme
A, excepto en un peque˜o tramo donde presenta un estrangulan
miento uniforme de secci´n A . Un tubo en forma de U conecta
o 6
ambas secciones, como se muestra en la figura. El tubo en U
contiene otro l´
ıquidoinmiscible con el primero y de densidad
mayor ρL = 13.6ρ. Si la diferencia de niveles entre los meniscos
del l´
ıquido en el tubo en U vale H = 10.0 cm, determinar la
velocidad v del fluido que fluye por el tubo de secci´n A.
o

2.3.

Tanque con orificios

Un tanque abierto a la atm´sfera tiene dos orificios, uno encima del
o
otro, practicados en una de sus paredes. Los orificios tienen ´rea Smua
cho menor que el ´rea abierta del tanque, y se encuentran separados una
a
distancia D = 20 cm (ver figura).
En el tanque se introduce agua de forma tal que el nivel de la misma
se mantiene constante a una altura H = 10 cm por encima del orificio
superior. Calcular la distancia x a la cual se intersectan los chorros de agua
1

H
D
x

F´
ısica 2

Curso 2013 - 1er. semestre

quesalen por los orificios, como muestra la figura. Nota: El recipiente es
suficientemente alto de forma que los chorros se intersectan antes de llegar al suelo. Se supone D = 0.

2.4.

Flujo con Pist´n
o

Considere un tanque cerrado por un pist´n m´vil de masa m = 20 kg
o
o
y ´rea A = 0.60 m2 . El tanque contiene agua bajo el pist´n y sobre ´ste
a
o
e
a alturas s = 1.3 m y hrespectivamente como muestra la figura. Desde el
fondo del tanque sale una manguera cuya salida se encuentra a la misma
altura que el pist´n. Considere despreciable la velocidad y la aceleraci´n
o
o
5 Pa.
del pist´n. P0 = 1.013 × 10
o
a) Suponiendo que se conoce la velocidad de salida del agua por la
manguera v = 2.5 m/s, calcule la altura h.
b) ¿ Cu´l es la menor velocidad de salida con los datosplanteados ?
a

2.5.

Sif´n
o

Un sif´n es un aparato para extraer l´
o
ıquido de un recipiente sin inclinarlo.
Funciona como se muestra en la figura. El tubo debe estar lleno inicialmente,
pero una vez se ha hecho esto, el l´
ıquido fluir´ hasta que el nivel descienda
a
por debajo de la abertura del tubo en A. El l´
ıquido tiene una densidad y una
viscosidad despreciable.
a) ¿A qu´velocidad sale el l´
e
ıquido del tubo en C?
b) ¿Cu´l es la presi´n del l´
a
o
ıquido en el punto m´s elevado B?
a
c) ¿Cu´l es la mayor altura h1 posible a la que el sif´n puede elevar el agua?
a
o

2.6.

Barra flotante

Un embudo de secci´n de entrada Se =
o
0.124 m2 y secci´n de salida Ss = Se /4 es utilizao
do para cambiar la velocidad de parte de un flujo
laminar de aire dedensidad ρaire = 1.21 kg/m3 y
velocidad v, como se muestra en la figura. El aire
a la salida del embudo pasa en forma rasante sobre la cara superior de una placa rectangular horizontal de ´rea A = 0.50 m2 , masa m = 0.10 kg
a
y espesor despreciable. La placa se encuentra fija por unos soportes no mostrados en la figura.
¿Cu´l debe ser el valor de la velocidad v del aire para que, una vez...