Guia_de_ejercicios_No._2_FIS3-FCA2

UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD DE CIENCIAS BÁSICAS

GUÍA DE EJERCICIOS No. 2 DINÁMICA DE FLUIDOS FÍSICA III (FIS3) – FÍSICA II (FCA2) GRUPO TEÓRICO 01 MARTES – VIERNES, 08:10 – 09:50 A.M. Docente: Ing. Darío Benjamín Vásquez Mejía. INDICACIONES GENERALES: 1. A continuación se le presentan una serie de ejercicios numéricos, los cuales tiene que resolver en forma clara y ordenada, aplicando lo aprendido en clase. 2. Para todo cálculo, dejar constancia clara de las ecuaciones utilizadas, procedimientos algebraicos y tablas de datos. 3. Algunos ejercicios de la presente guía le podrían ser solicitados posteriormente para calificarlos y promediarlos con el examen corto No. 2, por lo que se le recomienda resolverlos para su estudio individual y para presentarlos si se le solicitan.

1. La toma de agua de una presa tiene un área de sección transversal de 7.6 ft2. El agua fluye en ella a una velocidad de 1.33 ft/s. En la planta de generación que está situada a 572 ft debajo de la punta de toma, el agua fluye a razón de 31 ft/s. (a) Halle la diferencia de presión en lb/in2, entre la toma y la descarga. (b) Halle el área del tubo de descarga. La densidad promedio del agua es de 62.4 lb/ft3.

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2. Por una tubería con un área de sección transversal de 4.20 cm2 circula el agua a una velocidad de 5.18 m/s. El agua desciende gradualmente 9.66 m mientras que el área del tubo aumenta en 7.60 cm2. (a) ¿Cuál es la velocidad del flujo en el nivel inferior? (b) La presión en el nivel superior es de 152 kPa; halle la presión en el nivel inferior. 3. Supóngase dos tanques 1 y 2, cada uno con una gran abertura en la parte superior, contienen líquidos diferentes. Se practica un pequeño orificio en el costado de cada tanque a la misma profundidad h debajo de la superficie del líquido, pero el orificio del tanque 1 tiene la mitad del área de sección transversal que tiene el orificio del tanque 2. (a) ¿Cuál es la razón ρ1/ρ2 de las densidades de los fluidos si se observa que el flujo de masa es el mismo a través de los dos orificios? (b) ¿Cuál es la razón de los flujos volumétricos de los dos tanques? (c) Se desea igualar los dos flujos añadiendo o drenando fluido en el tanque 2. ¿Cuál sería la nueva altura del fluido sobre el orificio del tanque 2 para hacer que la cantidad del flujo en el tanque 2 sea igual a la del tanque 1? 4. Un líquido que fluye de un tubo vertical produce un chorro con una forma bien definida. Para obtener la ecuación de esta forma, suponga que el líquido está en caída libre una vez que sale del tubo. Al salir, el líquido tiene una rapidez vo, y el radio del chorro es ro. (a) Obtenga una ecuación para la rapidez del líquido en función de la distancia y que ha caído. Combinando esto con la ecuación de continuidad, obtenga una expresión para el radio del chorro en función de y. (b) Si fluye agua de un tubo vertical con rapidez de salida 1.2 m/s, ¿a qué distancia bajo la salida se habrá reducido a la mitad el radio original del chorro?

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5. Un tanque grande con diámetro D, abierto al aire, contiene agua hasta una altura H. Se hace un agujero pequeño con diámetro d (d