Escuela de Nivel Medio Superior de LeónProblemario Dinámica de Fluidos (Capítulo II)Física 4, agosto 2009Prof. J. Pablo Aranda

1. Un tanque de agua abierto al aire tiene una fuga en el punto 2 que muestra la figura. La presión del agua en el punto 1 se sabe que es 500 kPa. ¿Cuál es la velocidad de escape (velocidad de salida) del agua por el orificio?

2. ¿A qué tasa fluye el agua desde una llave de 0.80 cm de diámetro interior (d.i.) si la presión del agua (o manométrica) es de 200kPa?

3. En la figura se muestra un tubo de Venturi (o medidor de Venturi) equipado con un manómetro diferencial de mercurio. En la toma (punto1) el diámetro es de 12 cm, mientras que en la garganta (punto 2), el diámetro es de 6.0 cm. ¿Cuál es el flujo de agua a través del medidor, si la lectura en el manómetro es de 22 cm? La densidad del mercurio es 13.6 g/cm3.

4. La rapidez de la glicerina que fluye en un tubo de 5.0 cm de d.i. es de 0.54 m/s. Encuentre la rapidez del fluido en un tubo de 3.0 cm de d.i. que se une a él. El fluido llena ambos tubos.

5. ¿Cuánto tiempo necesitarán 500 ml de agua para fluir a través de una tubería de 15 cm de largo y 3.0 mm de d.i., si la diferencia de presión a lo largo del tubo es de 4.0 kPa? La viscosidad del agua es de 0.80 cP.

6. En un sistema de tubos, uno de ellos (d.i. = 4.0 mm) de 20 cm de largo se conecta en línea con otro (d.i. =5.0 mm) de 30 cm de largo. Cuando un fluido viscoso se empuja a través de los tubos a una tasa estacionaria, ¿cuál es la razón de la diferencia de presión a través del tubo de 20 cm en relación con la del tubo de 30 cm?

7. ¿Cuántos caballos de fuerza (hp) se requieren para impulsar 8.0 m3 de agua por minuto dentro de un acueducto con una presión de 220 kPa?

8. Determine la máxima cantidad de agua que puede fluir por minuto a través de un tubo de 3.0 cm de d.i. sin que haya turbulencia. Considere que el máximo número de Reynolds para un flujo no turbulento debe ser de 2000. Para el agua a 20 ºC, η = 1.0 × 10–3 Pa·s.

9. El agua entra en una casa por una tubería de 0.2 cm de d.i. con una presión absoluta de 4 × 105 Pa. La tubería que desemboca en el cuarto de baño del segundo piso, situado 5 m por encima, tiene 1.0 cm de diámetro. Si la velocidad de entrada de la tubería es de 4 m/s, determinar la velocidad y la presión en el cuarto de baño.

10. Se realiza un orificio circular de 2 cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito lleno de agua, a la distancia de 10 m por debajo del nivel de dicho líquido. Calcular la velocidad de salida y el volumen que sale por unidad de tiempo (flujo).

11. El agua alcanza una altura H en un gran depósito abierto de paredes verticales (ver figura). Se practica un orificio en una de las paredes a una profundidad h por debajo del nivel del agua.

(a) ¿A qué distancia R del pie de la pared alcanzará el suelo el chorro de agua que sale por el orificio?

(b) ¿A qué altura, por encima del fondo del depósito, puede realizarse un segundo orificio para que el chorro que sale de él tenga el mismo alcance que el anterior?

12. Una tubería de 0.2 m de diámetro, llena de agua en movimiento, tiene un estrechamiento de 0.1 m de diámetro. Si la velocidad en la parte de 0.2 m es de 2 m/s, hallar:

(a) la velocidad en el estrechamiento, y(b) el flujo expresado en metros cúbicos por segundo.

13. La figura muestra cómo se angosta al caer la corriente de agua que sale por un grifo. El área de la sección transversal A0 es de 1.2 cm2 y la de A es de 0.35 cm2. Los dos niveles están separados por una distancia vertical h = 45 mm. ¿En qué cantidad fluye el agua de la llave?

14. Si una persona sopla aire a una velocidad de 15 m/s en la parte superior de un lado de un

tubo en forma de U que contiene agua, ¿cuál será la diferencia entre los niveles del agua en los dos lados? Suponer que la densidad del aire es de 1.20 kg/m3.

15. A patient receives a blood transfusion through a needle of radius 0.20 mm and length 2.0 cm. The density of blood is 1050 kg/m3. The bottle supplying the blood is 0.50 m above the patient’s arm. What is the rate of flow through the needle?

16. Determine the speed at which blood flowing through an artery of diameter 0.20 cm would become turbulent. Assume that the density of blood is 1050 kg/m3 and that its viscosity is 2.7 × 10–3 N·s/m2.

17. A jet of water squirts out horizontally from a hole near the bottom of the tank in figure. If the hole has a diameter of 3.50 mm, what is the height h of the water level in the tank?

18. (a) If cholesterol builds up in major arteries so that their diameter is reduced by 10 %, what effect will the shrinkage have on blood flow? That is, by what percentage will blood flow be reduced? (b) If cholesterol builds up enough to reduce the diameter by 20 %, what effect does this have?

19. The aorta in humans has a diameter of about 2.0 cm and, at certain times, the blood speed through it is about 55 cm/s. Is the blood flow turbulent? Use the date for density and viscosity from the problem 16.

Problema 1 Problema 3

Problema 11

Problema 13

Problema 17