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• Juan Ignacio Díaz Farías

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Universidad de Santiago de Chile Mecánica de Fluidos Ingeniería de Ejecución en Climatización – Ingeniería de Ejecución en Mecánica Control N°1 Profesor: Diego Vasco C. Ayudante: Jonathan Cofré T. Fecha de entrega: 04 de noviembre de 2016. (14:00 horas) 1. Determine (a) densidad, (b) densidad relativa, (c) masa, (d) volumen específico y (e) peso específico del aire en un cuarto cuyas dimensiones son 4m x 5m x 6m a 100kPa de presión y 25°C de temperatura. En estas condiciones, el aire se puede tratar como gas ideal cuya constante es igual a 0,287 𝑘𝑃𝑎 ∙ 𝑚3 /𝑘𝑔 ∙ 𝐾. Considere 𝑔 = 9,81 𝑚/𝑠 2 . 2. Un manómetro de vacío conectado a una cámara da una lectura de 24kPa, en un lugar donde la presión atmosférica es de 1atm. (a) Determine la presión absoluta en la cámara. (b) Dibuje el esquema de las presiones obtenidas señalando el cero absoluto. 3. (a) Encuentre la ecuación fundamental de la Hidrostática. (b) Calcule la presión en el fondo de un recipiente con agua a 4°C cuya profundidad es de 5m y está sometido a la presión atmosférica (1atm) en su superficie. Simplifique las siguientes expresiones para llegar al resultado, utilizando adecuadamente los límites de la integral. 𝑑𝑃 = −𝜌𝑔𝑑𝑦 𝑃2

𝑦2

∫ 𝑑𝑃 = −𝜌𝑔 ∫ 𝑑𝑦 𝑃1

𝑦1

4. La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire contenido en él. Cuando la temperatura del aire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210kPa. Si el volumen del neumático es de 0.025 m3, determine la elevación de la presión cuando la temperatura del aire en él sube hasta 50°C. También, determine la cantidad de aire que debe purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a esta temperatura. Suponga que la presión atmosférica es de 100kPa. 5. Se debe mover un bloque de 50cm × 30cm × 20cm que pesa 150 N a una velocidad constante de 0.8 m/s sobre una superficie inclinada (inclinación de 20°), con un coeficiente de fricción de 0.27. a) Determine la fuerza F necesaria a aplicar en la dirección horizontal. b) Si se aplica una película de aceite de 0.4 mm de espesor, con una viscosidad dinámica de 0.012Pa∙s entre el bloque y la superficie inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza necesaria.

6. Se usa un cilindro sólido largo de radio R = 2 ft, articulado, como una compuerta automática. Cuando el nivel del agua llega a 15ft, la compuerta cilíndrica se abre girando en torno a una articulación. Determine a) la fuerza hidrostática que actúa sobre el cilindro y su línea de acción cuando la compuerta se abre, b) el peso del cilindro por ft de longitud del mismo, y c) la masa por unidad ft de longitud y la densidad del cilindro. 7. Un tanque de 8 ft de largo, abierto a la atmósfera, inicialmente contiene agua hasta una altura de 3 ft. Un camión lo remolca sobre una carretera horizontal. El conductor aplica los frenos y el nivel del agua en el frente se eleva 0.5 ft por arriba del nivel inicial. Se pide a) escribir las componentes de la ecuación de movimiento justificando las suposiciones realizadas, y b) calcular la desaceleración del camión. 8. Un cilindro vertical sellado, de 1.2 m de diámetro y 3m de alto, está lleno con gasolina cuya densidad es de 740 kg/m3. Ahora se hace girar el tanque alrededor de su eje vertical a razón de 70 rpm. Determine a) la diferencia entre las presiones en el centro de las superficies del fondo y de arriba y b) la diferencia entre las presiones en el centro y el borde de la superficie del fondo.