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• Lucía

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Departamento de Ciencias CURSO: FÍSICA GENERAL 2 SESIÓN 03: VISCOSIDAD – LEY DE POISEUILLE-NÚMERO DE REYNOLS- LEY DE STOKES I.

Conocimiento/Compresión

1. Para una rapidez de flujo dada de un fluido viscoso, la diferencia de presión que se necesita varía según: 2 a. r 2 b. 1/r 4 c. r 4 d. 1/r 2. El número de Reynolds tiene por unidades: a. Pa.s 4 b. m /s 3 2 c. m /s d. es adimensional. 3. Señale ventajas y desventajas de la viscosidad. Ventajas:

Desventajas:

4. ¿Qué sucede con el gasto o caudal si se reduce a la mitad el radio de un tubo por el que pasa un fluido, manteniéndose la misma diferencia de presiones? II.

Aplicación/ Análisis

5. Un tubo horizontal cuyo diámetro interno es 3,0 cm y cuya longitud es de 6,0 m lleva agua con una velocidad de flujo de 40 l/min. ¿Cuál es la diferencia de presión que se requiere entre los extremos del tubo. 6. Por un tubo de 20,0 cm de radio fluye agua a 20°C (= 1,005 centipoises; 1 poise=0,1 Pa.s). Si la rapidez del agua en el centro del tubo es de 3m/s. Calcule la velocidad a 10 cm del centro y en las paredes del tubo.

8.

Calcule la diferencia de presiones que se requiere entre los extremos de un conducto cilíndrico de 1 km de longitud y 10 cm de radio para transportar petróleo crudo a razón de 20 l/s a temperatura ambiente 20 °C. ( = 0,986 Pa.s)

9. Calcule el número de Reynolds de la sangre que circula por una aorta de radio 1,0 cm a 30 cm/s. Asumir que la viscosidad de la sangre es 4 m Pa.s. 10. Por un tubo horizontal de diámetro interno 1,2 mm y longitud 25 cm circula agua a razón de 0,30 ml/s. Calcule la diferencia de presiones que se necesita para mantener este régimen si la viscosidad del agua es de 1,00 m Pa.s. 11. Calcule la cantidad de agua que en 30 s por un tubo capilar de 200 mm de longitud y 1,5 mm de diámetro interior., si la diferencia de presiones a lo largo del tubo es de 5 cm de mercurio. La viscosidad del agua es de 0.801 cP (centipoises) y la 3 densidad del mercurio es de 13 600 kg/m . III.

Síntesis/Evaluación

12. Un cilindro sólido A de masa 2,5kg se desliza hacia abajo dentro de un tubo, como se muestra en la Figura. El cilindro es perfectamente concéntrico con la línea central del tubo con una película de aceite entre la superficie interna del tubo. El coeficiente de viscosidad del aceite es -3 7x10 Pa.s. ¿Cuál es la velocidad límite del cilindro? Ignore los efectos de presión del aire.

Película de Aceite

150mm

7. En un experimento de laboratorio se

73.8mm

encontró que una esfera de acero de 1 mm de diámetro se mueve verticalmente en el aceite con una velocidad constante v = 20 cm/s. Si la 3 densidad del aceite es 0,8 g/cm . Calcule su coeficiente de viscosidad.

74 mm

Departamento de Ciencias 13. Por una tubería de 0.3175cm de diámetro pasa aceite de motor. El aceite -3 2 tiene una viscosidad = 30x10 N s/m , temperatura de 20°C y densidad de 0.8 3 gr/cm , descargando a la atmósfera con un gasto de 0.1ml /s. Para medir la caída de presión en la tubería se colocan dos tubos manométricos separados una distancia de 30 cm como se indica en la figura. Calcule: a) El No. de Reynolds. b) La caída de presión en cm de altura equivalentes entre los dos tubos manométricos.

h

30 cm 14. La arteria de una persona se reduce a la mitad de su diámetro inicial por depósitos en la pared interior. ¿Cuál será el factor que disminuirá el flujo de sangre a través de la arteria si la diferencia de presión a lo largo de ella permanece constante?

15. Por un tubo horizontal (ver figura) circula petróleo que acaba saliendo al 3 exterior con un caudal de 50 m /min. El diámetro del tubo en los puntos 1 y 2 es de 1m y en el punto 3 es de 0,8 m. Considerando el fluido ideal: a. Determinar las velocidades en los puntos 1, 2 y 3. b. Determinar las presiones en los puntos 1, 2 y 3. c. Considerando el petróleo como un fluido real (viscoso), calcular la diferencia de presiones entre los puntos 1 y 2, sabiendo que el coeficiente de viscosidad vale 0,8

Pa·s y la distancia entre los puntos 1 y 2 3 es de 10 Km. petróleo = 920 Kg/m .