307597009 Ejercicios Resueltos de Mecanica de Fluidos

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1. Una placa infinita se mueve por encima de una segunda placa sobre una capa de líquido

como se indica en la figura: para un pequeño ancho de separación, h, suponemos una

distribución de velocidad lineal en el líquido. La viscosidad del líquido es 0.65 centipoise y

su densidad relativa, 0.88. Calcule:

a) La viscosidad absoluta del líquido, en

lbf . s /ft

2

b) La viscosidad cinética del líquido, en

m

2

/

s

c) El esfuerzo e corte sobre la placa superior, en

lbf / ft

2

d) Es esfuerzo de corte sobre la placa inferior, en

Pa

e) Indique la dirección de cada esfuerzo de corte calculado en los incisos c yd.

a) La viscosidad absoluta del líquido, en

lbf . s /ft

2

τ =μ ×

v

y

τ =

0.65 mPa . s .0 .3 m

0.3 mm . s

τ =0.65 Pa

Luego,

μ=

0.65 Pa

1 0.3 m/s

0.3 mm

=

0.65× 10

−3

Pa . m. s

m

μ=0.65 × 10

−3

_{Pa . s}

μ=0.65 × 10

−3

Kg/ s . m

0.65 ×10

−3

_Kg

_{0.3048 m}

_{1 slug}

m. s

1 ft

14,593 Kg

μ=13,576 ×10

−6

_{slug/ft . s}

μ=13,576 ×10

−6

lbf . s/ ft

2

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b) La viscosidad cinética del líquido, en

m

2

/

s

S

_LÍQUIDO

=

ρ

líquido

ρ

AGUA

0.88=

ρ

líquido

1000 kg /m

3

ρ

líquido

=880 kg /m

3

Reemplazando la densidad en la fórmula de viscosidad cinética:

v =

μ

ρ

v =

0.65 ×10

−3

Kg/ s . m

880 kg /m

3

v =7,386× 10

−7

m

2

/

s

c) El esfuerzo e corte sobre la placa superior, en

lbf / ft

2

τ =0.65 N /m

2

0.65 N

_{(0.3048 m)}

2

_1lbf

m

2

(1 ft )

2

4,448 N

τ =

0,65 × 0.3048

2

4,448

lbf /ft

2

τ =13,576× 10

−3

lbf /ft

3

d) Es esfuerzo de corte sobre la placa inferior, en

Pa

τ =

μ . v

y

(3)

τ =0

e) Indique la dirección de cada esfuerzo de corte calculado en los incisos c yd.

13,576x10^(-3)

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Transcript of Fluido No- Newtonianos (pseudoplastico) Es aquel cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante. Como resultado no tiene un valor de viscosidad definido y constante (diferente de un fluido newtoniano).

Fluido no newtonian

Demostración de propiedades de fluidos no newtonianos en el museoUniversum en la Ciudad de México

Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.1

Características[editar]

Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el comportamiento mecánico de algunas sustancias, en concreto, los fluidos no newtonianos. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades reológicas, propiedades que tienen que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante Ejemplos[editar]

Un ejemplo barato y no tóxico de fluido no newtoniano puede hacerse fácilmente añadiendo maicena en una taza de agua. Se añade el almidón en pequeñas proporciones y se revuelve lentamente. Cuando la suspensión se acerca a la

concentración crítica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza con la cucharilla hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un líquido.. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido.

Usos[editar]

Se investiga con este tipo de fluidos para la fabricación de chalecos antibalas, debido a su capacidad para absorber la energía del impacto de un proyectil a alta velocidad; pero permaneciendo flexibles si el impacto se produce a baja velocidad.

Un ejemplo familiar de un fluido con el comportamiento contrario es la pintura. Se desea que fluya fácilmente cuando se aplica con el pincel y se le aplica una presión, pero una vez depositada sobre el lienzo se desea que no gotee.

Tipos de fluidos no newtonianos[editar]

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Tipo de fluido Comportamient_o Características Ej.

Plásticos

Plástico perfecto La aplicación de una deformación no conlleva un esfuerzo de resistencia en sentido contrario

Metales dúctiles una vez superado el límite elástico

Plástico de Bingham

Relación lineal, o no lineal en algunos casos, entre el esfuerzo cortante y el gradiente de deformación una vez se ha superado un determinado valor del esfuerzo cortante

Barro, algunos coloides Pseudoplástico

Fluidos que se comportan como seudoplásticos a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante

Dilatante

Fluidos que se comportan como dilatantes a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante

Fluidos que siguen la ley de potencias

Seudoplástico La viscosidad aparente se reduce con _{el gradiente del esfuerzo cortante} Algunos _{coloides, arcilla, leche, gelatina, sangre.}

Dilatante La viscosidad aparente se incrementa _{con el gradiente del esfuerzo cortante}

Soluciones concentradas de azúcar en agua, suspensiones de almidón de maíz o de arroz.

Fluidos viscoelásticos

Material de

Maxwell Combinación lineal en serie de efectos elásticos y viscosos Metales, materiales compuestos

Fluido Oldroyd-B

Combinación lineal de comportamiento como fluido newtoniano y como material de Maxwell

Betún, masa panadera, nailon, plastilina

Material de Kelvin

Combinación lineal en paralelo de efectos elásticos y viscosos

Plástico Estos materiales siempre vuelven a un _{estado de reposo predefinido}

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cuya viscosidaddepende del tiempo

con la duración del esfuerzo aplicado

Tixotrópico La viscosidad aparente decrece con la _{duración de esfuerzo aplicado} Algunas variedades de mieles, kétchup, _{algunaspinturas antigoteo.}

6. El modelo de plástico de Bingham es aplicable al comportamiento de muchos fluidos de la vida real comoplásticos, emulsiones, pinturas, lodos de perforación y sólidos en suspensión en líquidos o agua

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