Taller 2

MECANICA DE FLUIDOS – 170540
Taller No. 1: HIDRODINAMICA


5,17Un rodamiento de empuje Kingsbury está compuesto por un cierto número de pequeñas cuñas cuya superficie interior esta inclinada con respecto a la horizontal. Una de estas cuñas A se muestra en detalle. Por debajo de las cuñas fluye aceite y por esto se desarrolla un empuje vertical. El perfil de velocidad del aceite con respecto a labase se muestra a la entrada de la cuña. Si no se consideran fugas laterales, ¡cuál es la velocidad promedio del aceite que sale de la región por debajo de la cuña con respecto al terreno? Vo es la velocidad promedio de la cuña con respecto a la base estacionaria.



5,22¿cuál es la fuerza ejercida por el agua y el aire sobre el montaje codo-boquilla? El agua sale como un chorro libre desde laboquilla. El volumen interior del montaje codo-boquilla es de 0.1 m3.


5,25El álabe de la figura se mueve con una velocidad constante u= 2 m/s. Un chorro de agua con velocidad V, = 6 m/s choca con éste, como se muestra. El agua sale del álabe por tres lugares, y en la boquilla de salida la velocidad del agua es V, = 10m/s con respecto a éste. El área A, = 0.02 m2 mientras que el área A,=0.08m2. Por B sale el doble de agua que por C. Calcule el empuje sobre el álabe; utilice un volumen de control que no corte el soporte de aquel. Suponga que no hay fricción ni efectos gravitacionales sobre el flujo no confiado en el álabe en sí. Sin embargo, el flujo en la boquilla de salida tiene una velocidad de salida de fluido diferente debido a que en esta boquilla el flujo es confinado y seexpulsa a una velocidad mayor con respecto al álabe.



5,30A través del codo de doble salida se mueve agua en forma permanente con V, = 5 m/s. El volumen interno del codo es 1 m3.Encuentre las fuerzas vertical y horizontal que el aire y el agua ejercen sobre el codo. Suponga VZ = 10 m/s.



5,31 A través de un codo reductor fluye agua. Un tubo está soldado al codo reductor y pasa a través de ésteconduciendo un flujo permanente de aceite.
a) Encuentre la componente de fuerza horizontal que el agua ejerce sobre el codo.
b) Encuentre la fuerza horizontal que el aire ejerces obre el codo.
c) Encuentre la fuerza horizontal que el aceite ejerce sobre el codo.
d) Calcule la fuerza total que el agua, el aire y el aceite ejercen sobre el codo.



5,34Un sistema vertical como el que se muestra enla figura conduce un caudal de agua de 1 m/s desde un gran embalse. En la “T” localizada en B, (113) m3/s se dirige hacia la izquierda y (2/3) m3/s hacia la derecha. La tubería EB pesa 1 kN/m, la tubería AB pesa 0.6 kN/m y la tubería BC pesa 0.8 kN/m. Encuentre las fuerzas totales horizontal y vertical ejercidas sobre las tuberías por el de fluido y el aire al igual que por la gravedad queactúa sobre el agua y la tubería. En A y C se tienen chorros libres. pE =390.4 kPa manométrica.



5,43Un satélite de comunicaciones de forma esférica se mueve en el espacio exterior con una velocidad 20 o más veces la velocidad del sonido (es decir, con un elevado número de Mach). Moléculas con una masa m se mueven a la velocidad del sonido. Debido a la disparidad de velocidades entre el satélite ylas moléculas, puede suponerse que éstas están quietas y que el satélite se mueve con una velocidad Vo chocando con las moléculas en frente de él. Se supondrá que las colisiones son elásticas de manera que el ángulo de incidencia α es igual al ángulo de reflexión (¿recuerda óptica?). Utilizando un volumende control fijo al satélite, como se muestra, calcule el arrastre. Cada una de las moléculastiene una masa m. Existen n moléculas por unidad de volumen. Utilice las bandas mostradas e integre desde = 0hasta = 7r/2. El radio de la esfera es R. Debido aque no se tiene un continuo, no hay presión como tal; solamente la colisión de moléculas discretas con lasuperficie del satélite. Véase el problema 5.39 antes de proseguir.



5,78A través de un tubo con diámetro interno de 6 pulg...