fisica-tarea

ACTIVIDAD N° 01  SISTEMA DE UNIDADES. UNIDADES. FACTORES NUMÉRICOS DE CONVERSIÓN

Lic. Fís. Edwin Aldrin Cumpa Barrios Física I. I. Ingeniería Civil y Ambiental. Ciclo 2016 - I

 ACTIVIDAD N° 01. SISTEMA DE UNIDADES. FACTORES NUMÉRICOS DE CONVERSIÓN. 1.

El etilénglicol un anticogelante líquido, tiene una densidad relativa de 1.11 a 293.15 K. (a) ¿Cuál es la masa en gramos de 526 mL de etilénglicol? (b) ¿Cuál es la masa en kilogramos de 18.8 L de etilénglicol? (c) ¿Cuál es el volumen en mL ocupado por 65.0 g de etilénglicol? (d) ¿Cuál es el volumen en galones ocupado por 20 lbm de etilénglicol?   kg     m3  

T (°C )

 ρ 

0 10 30 50 70

999.8 999.7 995.7 988.1 977.8

2.

La densidad relativa del etanol es 0.79 (a) Determine la masa en (lbm) de 50 pie 3. (b) Determine el peso en (lbf) de 60 L. (c) La velocidad del flujo volumétrico del etanol que fluye a través de una tubería es de 251 m 3 /min. Calcule la velocidad del flujo másico en lbm/h.

3.

Un proceso de electroplatinado con estaño produce un recubrimiento con un espesor de 30 millonésimas de pulgada. ¿Cuántos metros cuadrados podrían cubrirse con un kilogramo de estaño de densidad de 7300 kg/m 3?

4.

La variación del radio de una membrana esférica de grosor " h "   y módulo de Young " E " , viene dado por:

2a 0 p e 

Eh 

=

a  − a 0 , siendo a 0   el radio cuando el exceso de presión a 0

 p e  = p int − p ext    es nulo. Si a 0 = 5x 10 4 µ m ; h = 0.01 m; y E  = 1.45x 103   lbf/pulg2, hallar el radio de la esfera cuando  p e  = 2  atm (1 atm ≈  105 N/m2)

5.

La tabla adjunta proporciona una serie de temperaturas y volúmenes específicos de vapor de agua para dos presiones:  p  = 0.1MPa  3 T (° C ) ν (m   / kg )

200 240 280

2.172 2.359 2.546

 p  = 0.12MPa  3 T (° C ) ν (m   / kg )

200 240 280

1.808 1.965 2.120

Los datos que aparecen al resolver problemas no caen, a menudo, con exactitud sobre la malla de valores que proporcionan las tablas de propiedades, por lo que resulta necesaria la interpolación lineal   entre entradas adyacentes de la tabla. Utilizando los datos suministrados aquí, estímese: a) El volumen específico para T  = 200 °C  ;  p  = 0.113MPa  , en m 3 /kg. b) La temperatura para  p  = 0.12MPa ; ν  = 1.85  m 3 /kg, en °C. c) La temperatura para  p  = 0.11MPa ; 3 ν  = 2.20  m  /kg, en K.

6.

Ley de Poiseuille: Un fluido viscoso que circula en régimen laminar por una tubería de radio interior R , y de longitud L , bajo la acción de una fuerza debida a la diferencia de presión existente en los extremos del tubo, viene dado por: F  = (P 1 − P 2 )π r 2

Sustituyendo F   en la fórmula:

F  dv   y teniendo en cuenta que el área  A   de la capa es = η   A  dx 

ahora el área lateral de un cilindro de longitud L y radio r, se tiene:

(P 1 − P 2 )π r 

2

2π rL 

= −η 

dv   (El dr 

signo negativo se debe a que v   disminuye al aumentar r ) El volumen de fluido que atraviesa cualquier sección normal del tubo en la unidad de tiempo se denomina gasto, y está dado por: G  =

π 

(P 1 − P 2 )R 

4

η L 

8

. Determine el Gasto si la diferencia de presiones entre los extremos de

un ducto de 1.5 Km es de 15.0 lb/pulg 2. El fluido transportado es agua, cuya viscosidad es 0.105 g.cm-1.s-1 y el radio de la tubería es 0.5 pies. 7.

Se deja caer una bolsa desde un globo situado a una altura  H  . La velocidad v  de la bolsa en cualquier instante , viene descrito por la siguiente fórmula: v = u.e − Bt  − u . (a) Determine las dimensiones de u  y  B . (b) Determine la velocidad v  cuando t  = 0  y t  = ∞

8.

Se suelta una bolsa desde un globo. Su altura está descrita por la fórmula   u   − Bt  .e ,   B  

h =  H  − u.t  − 

donde

h  es

 H   es

la altura de la bolsa en cualquier instante de tiempo t  ; y

la altura del globo (a) Determine las dimensiones de cuando t  = 0  y t  = ∞ 9.

u  y  B .

(b) Determine la altura

El aislante térmico usado en construcción suele especificarse en términos de su valor definido como

d  k 

, donde

d   es

el espesor del aislante en pulgadas y

k   es

h

 R

,

la conductividad

térmica. Por ejemplo, 3.0 pulg de espuma plástica tendría un valor  R   de 3.0/0.30 =   10, donde, en unidades inglesas, k  = 0.30 Btu.pulg/(pies2.h.ºF). Este valor se expresa como  R − 10 . ¿Qué espesor de (a) Espuma de poliestireno, (b) Madera pino, (c) aglomerado y (d) tabique daría un valor  R  de  R − 10 ?, sí: k Espuma de poliestireno = 1.0x10-5 kcal/(m.s.ºC); k Madera pino -5 -5 -5 = 2.9x10   kcal/(m.s.ºC); k   Aglomerado = 1.4x10   kcal/(m.s.ºC); k Tabique = 17x10   kcal/(m.s.ºC). Observación:  La transferencia de calor por contacto directo entre objetos que están a diferentes temperaturas se denomina Conducción de Calor, y establece que la velocidad de Flujo de Calor está en relación directa con la gradiente de Temperatura, es decir: 10.

•

Q = kA

∆T  ∆ x

Un condominio en los Ángeles cuesta 380,000 dólares y tiene un área de 75.0 m 2, el techo está a 3.1 m de altura. Si el precio es proporcional al volumen. ¿Cuánto cuesta 1 m 3  del condominio? Un posible comprador del condominio trabaja 40 horas a la semana, 50 semanas al año, con un salario anual de 60,000 dólares. ¿Cuántas horas tendría que trabajar el comprador del condominio para pagar 1 m 3 del condominio?

11.

La base de una pirámide cubre un área de 13 acres (1 acre = 43560 ft2), y tiene una altura de 481 ft. Si el volumen de la pirámide está dada por la expresión:

1 V  =  B.h , 3

donde

 B

  es el

área de la base y h   es la altura. (a) Encuentre el volumen de esta pirámide en metros cúbicos. (b) Determine el peso de esta pirámide en libras, si se sabe que está formada por dos millones de bloques de piedra que en promedio tienen una masa de 2.50 toneladas cada una. 12.

La ecuación:

σ 

=

 My  I 

  se usa en la mecánica de materiales para determinar esfuerzos

normales en vigas. (a) Cuando esta ecuación se expresa en términos de unidades básicas SI, está en newtons – metros (N-m); está en metros (m) e  I   está en metros a la cuarta potencia (m4). ¿Cuáles son las unidades SI de σ  ? (b) Si  M  = 200 N-m;  y = 0.1m e 4  I  = 7 x10 −5 m . ¿Cuál es el valor de σ   en unidades básicas de uso común en Estados Unidos, es decir: Longitud (ft); masa (slug); Tiempo (s) y Fuerza (Lbf)? 13.

La densidad relativa del etanol es 0.79 (a) Determine la masa en lbm de 50 pie 3. (b) Determine el peso en lbf de 60 L. (c) La velocidad del flujo volumétrico del etanol que fluye a través de una tubería es de 251 m 3 /min. Calcule la velocidad del flujo másico en lbm/h.

14.

Una compañía de gas cobra 1.20 dólares por 15 pie 3  de gas natural. (a) Convierta esta relación a soles por litro de gas. (b) Hervir un litro de agua consume 0.304 pie 3  de gas empezando a la temperatura ambiente (25°C) ¿cuánto costará calentar un recipiente de 2.1 L de agua?

15.

Un tubo muy largo con área transversal de 1.00 cm 2 se llenó de mercurio hasta una altura de 76.0 cm. ¿a qué altura permanecerá el agua en este tubo, si se llenase con una masa igual a la del mercurio? La densidad del mercurio es de 13.6 g/cm 3 y la densidad del agua es de 1 g/cm3.

16.

Si la tierra se modela como una esfera homogénea, la velocidad de un satélite es órbita circular es:

2

v=

 gRE 

r  2 m/s ;  R E 

, donde R E  , es el radio de la tierra y r   es el radio de la órbita. (a) Si

g, está en y r    en metros, ¿Cuál es la unidad de v ? (b) Si  R E  = 6370   km y r  = 6670  km, ¿Cuál es el valor de v   con tres cifras significativas para la órbita descrita en el problema? (c), ¿Cuál es el valor de v  en mi/s con tres cifras significativas? 17.

Los glóbulos rojos cumplen la importante función de transportar oxígeno a todas las partes del cuerpo y son observados a través de un microscopio electrónico de barrido. Normalmente, las mujeres tiene unos 4.5 millones de éstas células en cada milímetro cúbico de sangre. Si la sangre fluye por el corazón a razón de 250 mililitros por minuto, ¿cuántos glóbulos rojos pasarán por el corazón de una mujer cada segundo?

18.

El automóvil de una estudiante rinde, en promedio, 25.0 mi/gal de gasolina. Ella planea pasar un año en Europa y llevarse allá su automóvil. (a) ¿Qué kilometraje por litro debe esperar de su auto? (b) En el año que pasó ahí, condujo su auto 6000 km. Suponiendo que la gasolina cuesta el equivalente de 5.00 dólares/galón en Europa, ¿Cuánto gastó en combustible?

19.

Lo que sigue se tomo de un revista: “el terreno más caro en Japón al 1º de enero de 1900 estaba en las áreas céntricas de Ginza y Marunouchi de Tokio: a 37.7 millones de yenes por metro cuadrado” A continuación el articulo daba el valor en dólares de EE.UU. de un lote en ese sitio del tamaño de un sello de correos. Suponiendo que un sello de correos mide 7/8 in por 1.0 in ¿Qué valor habrá citado el artículo? Observación: En esas fechas 1 dólar tenía un valor de 136 yenes.

20.

La atmósfera de la tierra ejerce una presión sobre la superficie terrestre de valor 14.7 libras por pulgada cuadrada de superficie. ¿Cuál es el peso en libras de la atmósfera terrestre? Observación: El radio de la tierra es 6370 Km, aproximadamente.

FACTORES NUMÉRICOS DE CONVERSIÓN: Existen ciertos factores que todavía se siguen utilizando en los sistemas de medidas locales o regionales, si bien existen acuerdos internacionales de utilizar los pesos y medidas, según el sistema internacional o más conocido como SI.  A continuación, presentamos algunos factores de conversión:  A.

FACTORES DE CONVERSIÓN ENTRE UNIDADES DE LONGITUD, MASA Y DENSIDAD. Longitud

1 m = 102 cm. 1 milla terrestre = 1.6094 km 1 pie = 12 pulgadas 1 yarda = 3 pies

Masa y Densidad 1 kg = 2.2046 lbm 1 g/cm3 = 103 kg/m3 1 g/cm3 = 62.428 lbm/ft3 B.

1 km = 103 m 1 milla marina = 1.852 km 1 pulgada = 2.54 cm 1 pie = 0.3048 m 1 lbm = 0.4536 kg 1 lbm/ft3 = 0.016018 g/cm 3 1 lbm/ft3 = 16.018 kg/m 3

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES: Factor 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102 10 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21 10-24

1000 000 000 000 000 000 000 000 1000 000 000 000 000 000 000 1000 000 000 000 000 000 1000 000 000 000 000 1000 000 000 000 1000 000 000 1000 000 1000 100 10 0.1 0.01 0.001 0.000 001 0.000 000 001 0.000 000 000 001 0.000 000 000 000 001 0.000 000 000 000 000 001 0.000 000 000 000 000 000 001 0.000 000 000 000 000 000 000 001

Prefijo yotta zeta exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci centi mili micro nano pico femto atto zepto yocto

Símbolo Y  Z E P T G M K H Da d c m µ n p f a z y