PDF superior MECANICA DE FLUIDOS (FUERZA HIDROSTÁTICA SOBRE SUPERFICIE PLANA Y NO (resumen)

EQUILIBRIO RELATIVO DE LÍQUIDOS QUE SE TRASLADAN Hasta ahora se ha considerado, para el cálculo de superficies de nivel y de presión en un punto interior de un fluido, que éste se encontraba en reposo, o bien, que podía estar en movimiento uniforme, sin ninguna aceleración. Sin embargo, cuando el fluido se encuentra en el interior de un recipiente, sin ocuparlo en su totalidad, y por lo tanto, con completa libertad de movimiento para desplazarse por el interior del mismo, y se hace mover a este recipiente con un movimiento acelerado o retardado, se observa que el líquido va tomando una cierta inclinación que depende de la aceleración a que se halla sometido el sistema. Para su estudio supondremos un depósito prismático con una cierta cantidad de líquido; una partícula del mismo estará sometida a dos tipos de fuerzas, tal como se indica en la Fig III.1, es decir, la fuerza debida a la aceleración del movimiento y la fuerza debida a la aceleración de la gravedad. Ambas fuerzas se pueden proyectar sobre los ejes, obteniéndose,

Para su estudio supondremos a un recipiente con cierta cantidad de liquido que se mueve con movimiento de traslación hacia arriba en un plano incli- nado con una aceleración constante “a “ (Fig. 1.5). Durante el movimiento se forman los planos de presión constante, paralelas entre si, formando un ángulo de inclinación θ. Si realizamos el estudio de fuerzas sobre una partícula A observaremos que se encuentra en equilibrio. Las fuerzas que intervienen son; la fuerza de la presión Fp normal a la superficie libre, el peso W (W =m·g) de la partícula y la fuerza de la aceleración que actúa sobre la partícula del fluido, tal como se muestra en la figura 1.5:

Los instrumentos usados para medir la presión son el barómetro y el manóme- tro. El barómetro de mercurio, inventado en 1643 por Torricelli (que fue alumno de Galileo) es un tubo cerrado en uno de sus extremos que se llena con mercurio (Hg) y después se da vuelta y se introduce en otro envase lleno también con mercurio (figura 10.6a). En este proceso, el mercurio del tubo desciende por lo que en su extremo cerrado se produce un vacío, donde la pre- sión es cero. Por la presión de la atmósfera sobre la superficie libre del envase, la columna de mercurio dentro del tubo se eleva; al nivel del mar en condicio- nes normales, se encuentra que siempre la columna de mercurio en el tubo es de 76 cm. De la ecuación hidrostática integrada se obtiene –p o = - ρ gh, donde ρ

Consideremos una cierta porción de fluido limitada por una superficie cerrada. Si el fluido está en equilibrio, la porción considerada también lo estará. Como consecuencia el peso de la porción de fluido debe verse compensado por el resultado de las presiones que ejercidas sobre la superficie considerada, las cuales dan lugar a la denominada fuerza de empuje, E . Obsérvese que esta fuerza surge debido a que la presión en la parte inferior de la porción considerada será algo mayor que en la superior (ecuación fundamental de la hidrostática).

En el siglo III A.C. (287-212 A.C.), el sabio griego Arquímedes (filósofo, físico y matemático) enuncio: “La fuerza resultante debido a las fuerzas de presión hidrostática, denominada empuje hidrostático, que ejercen los líquidos sobre los cuerpos sumergidos tiene la dirección vertical y orientada hacia arriba y su módulo es igual al peso del líquido desalojado”  . Expresado matemáticamente:

L g p g Fuerza de gravedad En una superficie libre, tál como en los casos de los ríos* la forma de ésta superficie, al formarse ondas, se verá afectada directamente por la fuerza de la gravedad, y, por tanto, en éste tipo de problemas el número de Froude será significativo. Generalmente el número de Froude se emplea en el estudio de fluidos de canales abiertos o,en todo caso en donde las fuerzas gravitacionales sean importates. También el Fr resulta de gran utilidad en el cálculo de sal tos hidráulicos y en el diseño de estructuras hidráulicas y de barcos.

b) Podemos suponer que en la fuerza de arrastre sobre el pilote influyen dos efectos: el arrastre por presi´ on y fricci´ on debido a la corriente en que est´ a inmerso, y el efecto de la superficie libre. Este ´ ultimo efecto se supone que estar´ a restringido a una zona de tama˜ no proporcional al di´ ametro

UNIDAD I-II: Conceptos Básicos - Propiedades de los Fluidos  Una separación de una pulgada entre dos superficies planas horizontales se llena de aceite de lubricación SAE 30 western a 80ºF. ¿Cual es la fuerza requerida para arrastrar una placa muy fina de 4 ft2 de superficie por el aceite a una velocidad de 20 ft/min si la placa se encuentra a 0,33 pulg de una de las superficies?

A partir de esa relación podemos reescribir fácilmente las fuerzas sobre un cuerpo sumergido en términos del peso del fluido desalojado por el cuerpo. Cuando se sumerge un sólido K en un fluido, en cada punto de su superficie aparece una fuerza por unidad de superficie perpendicular a la superficie en ese punto y proporcional a la presión del fluido p en ese punto. Si llamamos al vector normal a la superficie del cuerpo podemos escribir la resultante de las fuerzas sencillamente mediante el teorema de Stokes de la divergencia:

    30. Una empresa posee un tanque en donde recolecta grasa animal procedente de su proceso  productivo.  El  grosor  de  la  capa  de  grasa  es  de  0,5  m,  debajo  de  ella  se  encuentra  una  columna  de  agua  de  2,5  m  de  espesor.  Determínese  la  mínima  magnitud  de  la  fuerza  F  para  mantener  la  compuerta  cerrada.  Téngase  en  consideración  que  la  fuerza  F  es  ortogonal a la superficie de la compuerta, la inclinación de ella con relación al fondo es de  30°.  

- Si el rodete esta fijo (puesta en marcha del grupo) esta fuerza multiplicada por el radio del rodete es la contribución de dicho alabe al par de apar de arranque. - Si el rodete gira, el alabe tendrá una velocidad u ( 50 m/s en el caso de la figura); la misma multiplicada por u será la contribución de dicho alabe a la potencia del rodete:

ambi'n e&plica por ejemplo por qu' un elefante, a pesar de su enorme peso 8 fuera 8 no se hunde en el terreno, pues dicha fuera se reparte sobre una superficie bastante grande que son sus ; patas y por tanto la presi!n no es tan grande como para que se hunda< sin embargo, si cogemos un alfiler, con una peque"a fuera, podemos

Son 7 variables dimensionales, y el rango de la matriz dimensional es 3, entonces se puede obtener una relaci´ on entre 4 n´ umeros adimensionales. Trataremos de que uno de ellos contenga s´ olo la fuerza, otro s´ olo la excentricidad (para poder utilizar la tabla del experimento). Tambi´ en ser´ıa ´ util obtener el n´ umero de Reynolds, para utilizar la hip´ otesis de que los efectos inerciales son despre- ciables frente a los viscosos. Estas consideraciones llevan a elegir como columnas independientes de la matriz dimensional a: N , D y µ. Se obtienen los n´ umeros adimensionales:

𝑚 = 0.0311𝑠𝑙𝑢𝑔𝑠   14.59𝐾𝑔 𝑠𝑙𝑢𝑔 =  𝟎. 𝟒𝟓𝟑𝑲𝒈 𝑤 = (1.00𝑙𝑏)    (4.448  𝑁/𝑙𝑏) = 𝟒. 𝟒𝟒𝟖𝑵 11. La tonelada métrica es igual a 1000 kg (masa). Calcule la fuerza en Newtons necesaria para levantarla.

El estudio de flujo en placas planas como se muestra en la figura es un caso muy utilizado para estudiar el flujo externo. En una placa plana el flujo es generalmente laminar (Re x <5*10 5 ) pudiendo ser turbulento para  valores mayores. En este caso Re= Vx /υ  donde x es la distancia aguas abajo

concentración en peso de partículas de tamaño menor a 20 micrones. La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberías sin los problemas de segregación o sedimentación que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento; una vez depositados los relaves, se dejan secar, luego acopiar, permitiendo así minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves.

0or e$emplo" la p!rdida de carga o resistencia al %lu$o a trav!s de una válvula puede ser una porción importante de la resistencia en el sistema, 1sí" con la válvula cer[r]

determinar la altura máxima que alcanzará y la magnitud de la velocidad en ese la magnitud de la velocidad en ese punto. 2º.Desarrollando la pregunta a): Calculando el diámetro del chor[r]

ii) D=diámetro del orificio iii)  =viscosidad cinemática del fluido. Caudal: Hay que distinguir dos tipos de caudal, el másico y el volumétrico. El caudal volumétrico es el volumen que atraviesa una superficie por unidad de tiempo es igual a:

Solución.. 30) un canal rectangular asa de un sección de 1.20m de ancho a otra de 1.80or m medio de una transición suave en las paredes del canal el fondo no sufre ninguna alteración el [r]