Fluidos

1-1C Defina flujos interno, externo y en canal abierto. R: Flujo externo es el flujo de un fluido sin límites sobre una superficie como una placa, un cable o una tubería. El flujo en una tubería o conducto es flujo interno si el líquido está completamente delimitado por superficies sólidas. El flujo de líquidos en una tubería se llama flujo de canal abierto si el tubo está parcialmente lleno con el líquido y una superficie libre, tales como el flujo de agua en ríos y la irrigación zanjas. 1-2C Defina flujo incompresible y fluido incompresible. ¿El flujo de masa de un fluido compresible de necesidad debe tratarse como compresible? R: Un flujo de fluido durante el cual permanece casi constante la densidad del fluido se llama flujo incompresible. Un flujo en que la densidad varía significativamente se llama flujo compresible. Un líquido cuya densidad es prácticamente independiente de la presión (como un líquido) comúnmente se conoce como un 'fluido incompresible', aunque es más correcto hablar de flujo incompresible. El flujo de fluido compresible (como aire) no necesariamente necesitan ser tratados como compresible ya que la densidad de un fluido compresible puede permanecen casi constante durante flujo-flujo especialmente a bajas velocidades. 1-3C ¿Qué es la condición de no-deslizamiento? ¿Qué la causa? R: Un líquido en contacto directo con una superficie sólida que se adhiere a la superficie y no es ningún resbalón. Esto se conoce como la condición de no deslizamiento, y es debido a la viscosidad del fluido. 1-4C ¿Qué es flujo forzado? ¿En qué difiere del flujo natural? ¿El flujo causado por los vientos es forzado o natural? R: En flujo forzado, el fluido es forzado a fluir sobre la superficie o en un tubo por medios externos tales como una bomba o un ventilador. En flujo natural, cualquier movimiento fluido es causada por medios naturales como el efecto de flotación que se manifiesta como el aumento del fluido más caliente y la caída del líquido refrigerador. El flujo causado por los vientos es el flujo natural de la tierra, pero es forzado flujo de cuerpos sometidos a los vientos ya que el cuerpo no importa si el movimiento del aire es causado por un ventilador o por los vientos. 1-5C ¿Qué es una capa límite? ¿Qué causa el desarrollo de una capa límite? R: Cuando una corriente de fluido encuentra con una superficie sólida que está en reposo, la velocidad del fluido asume un valor de cero en la superficie. La velocidad entonces varía de cero en la superficie en el valor de corriente lo suficientemente lejos de la superficie. La región de flujo en el que los gradientes de velocidad son significativos y los efectos friccionales son importantes se llama la capa de límite. El desarrollo de una capa de límite es causado por la condición de antideslizante. 1-6C ¿Cuál es la diferencia entre los enfoques clásico y el estadístico? R: El enfoque clásico es un enfoque macroscópico, basado en experimentos o análisis del comportamiento del grueso de un fluido, sin el conocimiento de las moléculas individuales,

mientras que el enfoque estadístico es un enfoque microscópico, basado en el comportamiento promedio de los grandes grupos de moléculas individuales. 1-7C ¿Qué es un proceso de flujo estacionario? R: Un proceso se dice que es constante si no se trata de ningún cambio con el tiempo en cualquier lugar dentro del sistema o en los límites del sistema. 1-8C Defina esfuerzo, esfuerzo normal, esfuerzo cortante y presión. R: El esfuerzo se define como fuerza por unidad de área y se determina dividiendo la fuerza por el área sobre la cual actúa. El componente normal de una fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de superficie se llama esfuerzo normal y el componente tangencial de una fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de superficie se llama tensión de esquileo. En un fluido en reposo, la tensión normal se llama presión. 1-9C ¿Qué son sistema, alrededores y frontera? R: Un sistema se define como la cantidad de materia o una región en el espacio elegido para el estudio. La masa o región fuera del sistema se denomina entorno. La superficie real o imaginaria que separa el sistema de su entorno se llama el límite. 1-10C ¿Cuándo un sistema es cerrado y cuándo es un volumen de control? R: Sistemas pueden considerarse cerrada o abierta, dependiendo de si se elige una masa fija o un volumen en el espacio para el estudio. Un sistema cerrado (también conocido como control de un masa o simplemente un sistema) consiste en una cantidad fija de masa y no masa puede cruzar su frontera. Un sistema abierto, o un volumen de control, es una región seleccionada adecuadamente en el espacio. 1-11C ¿Cuál es la diferencia entre libra-masa y libra-fuerza? R: Libra masa lbm es la unidad de masa en sistema inglés libra fuerza lbf es la unidad de fuerza en el sistema inglés. Una libra fuerza es la fuerza requerida para acelerar una masa de 32.174 lbm por 1 ft/s2. En otras palabras, el peso de una masa de 1 lbm a nivel del mar en la tierra es 1 lbf. 1-12C ¿Cuál es la diferencia entre kg-masa y kg-fuerza? R: El kilogramo (kg) de la unidad es la unidad de masa en el sistema SI, y a veces se llama kg masa, mientras que el kilogramo-fuerza (kgf) es una unidad de fuerza. Un kilogramo fuerza es la fuerza requerida para acelerar una masa de 1 kg por 9.807 m/s2. En otras palabras, el peso de la masa de 1 kg a nivel del mar en la tierra es 1 kg fuerza. 1-13C ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un automóvil que avanza a una velocidad constante de 70 km/h a) sobre una carretera horizontal y b) sobre una carretera cuesta arriba? R: No hay aceleración, por lo tanto la fuerza neta es cero en ambos casos. Por segunda ley de Newton, la fuerza sobre un objeto es directamente proporcional a su aceleración. Si hay aceleración cero, debe ser cero la fuerza neta. 1-14 Un tanque de plástico de 3 kg, que tiene un volumen de 0.2 m3 se llena con agua líquida. Suponga que la densidad del agua es de 1 000 kg/m3 y determine el peso del sistema combinado. R:

1-15 Determine la masa y el peso del aire contenido en un cuarto cuyas dimensiones son de 6 m _ 6 m _ 8 m. Suponga que la densidad del aire es de 1.16 kg/m3. Respuestas: 334.1 kg, 3 277 N R:

1-16 A una latitud de 45°, la aceleración gravitacional, como función de la elevación z sobre el nivel del mar, se expresa por g =a -bz, en donde a =9.807 m/s2 y b =3.32x10^-6 s^-2. Determine la altura sobre el nivel del mar en donde el peso de un objeto disminuirá en 1 por ciento. Respuesta: 29 539 m R:

1-17I Un astronauta de 150 lbm llevó su báscula del baño (una báscula de resortes) y una balanza de balancín (compara masas) a la Luna, en donde la gravedad local es g _ 5.48 ft/s2. Determine cuánto pesará a) en la báscula de resortes y b) en la balanza de balancín. Respuestas: a) 25.5 lbf; b) 150 lbf R:

1-18 A veces, la aceleración de los aviones de alta velocidad se expresa en g (en múltiplos de la aceleración estándar de la gravedad). Determine la fuerza neta hacia arriba, en N, que un hombre de 90 kg experimentaría en un avión cuya aceleración es de 6 g. R:

1-19 Se lanza una roca de 5 kg hacia arriba con una fuerza de 150 N, en un lugar en donde la aceleración gravitacional local es de 9.79 m/s2. Determine la aceleración de la roca, en m/s2. R: