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Mecánica: presión y fluidos. Sebastian Salazar Oñate Fisica en Procesos Industriales Instituto IACC 26 de may. de 19

Desarrollo

1. Se tienen las siguientes situaciones fi ́sicas:

Situación A: un bidón de 50 litros sin tapa y vaci ́o, de 1,5 metros de la altura. Situación B: luego de un par de horas, el bidón de 50 litros es llenado con 25 litros de agua pura. Responda: a) Diferencie las situaciones A y B en términos de identificar cuando se está en presencia de presión atmosférica y/o presión del fluido.

Situacion A: en este caso solo se encuentra presente la presion atmosferica ya que el bidón esta vacio . Situacion B:aca esta presente la presion de fluido cuando esta con agua y tambien presion atomosferica la caul se ejerce sobre el agua.

b) Calcule la presión en el fondo del bidón, considerando la situación B. Datos: Bidón de agua 50 lts hasta la mitad 25 lts 1,5 mts de altura al 100%- 0,75mts de altura al 50%

𝑷 = 𝝆𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 ∗ 𝒈 ∗ 𝒉 + 𝑷𝒂𝒕𝒎 𝑷 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 [

𝒌𝒈 𝒎 ∗ 𝟏𝟎 ] [ ] ∗ 𝟎, 𝟕𝟓 [𝒎𝟑 ] + 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 (𝑷𝒂) 𝒎𝟑 𝒔𝟐

𝑷 = 𝟕𝟓𝟎𝟎 (𝑷𝒂) + 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 (𝑷𝒂) 𝑷 = 𝟏𝟎𝟖𝟖𝟐𝟓 (𝑷𝒂)

c) ¿Qué significa, en términos fi ́sicos, que la densidad del agua sea

?

Significa la equivalencia entre peso y densidad son practicamente paralelas 1kg = 1 ltr de agua quiere decir que la densidad es el peso contenido en un volumen

2. Por una tuberi ́a cili ́ndrica de PVC fluye agua. La tuberi ́a tiene una entrada de área 6,5 [m2]. Se decide para asegurar el flujo laminar, alta presión y baja en la velocidad de fluido que la salida de fluido no debe tener la misma área de entrada. Conforme a lo anterior se consigue una baja en la velocidad del 𝒎

fluido de un 60% respecto al valor de entrada el cual es de 𝟗 [ 𝟐 ] . Determine el valor de del diámetro 𝒔

de salida de la tuberi ́a.

6,5𝑚2

𝐴𝑓

𝑚 9 [ 2 ] − 60% 𝑠

𝑄𝑖 = 𝑄𝑓 𝑉𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 𝑉𝑓 ∗ 𝐴𝑓 Datos 𝒎

Velocidad de entrada = 𝟗 [𝒔𝟐] 𝒎

Velocidad Final = 𝟗 [𝒔𝟐] − 𝟔𝟎% Diámetro entrada = 𝑨𝒊 = 𝟔, 𝟓𝒎𝟐 Diámetro salida = ¿? Primero calcular velocidad final 𝑚 9 [ 2 ] = 100% 𝑠 𝑥 = 60% 𝑚 9 [ 2 ] ∗ 60% 𝑚 𝑚 𝑚 𝑠 = 5,4 [ 2 ] − 9 [ 2 ] = 3,6 [ 2 ] = 40% 100% 𝑠 𝑠 𝑠

Segundo Calcular Diametro salida 𝑄𝑖 = 𝑄𝑓 𝑉𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 𝑉𝑓 ∗ 𝐴𝑓 𝑚 9 [ 2 ] ∗ 6,5 [𝑚2 ] = 3,6 [𝑚2 ] ∗ 𝐴𝑓 𝑠 𝑚 9 [ 2 ] ∗ 6,5 [𝑚2 ] 𝑠 = 𝐴𝑓 𝑚 3,6 [ 2 ] 𝑠 58,5 = 𝐴𝑓 3,6 16,25𝑚2 = 𝐴𝑓

3. Investigue 3 procesos mecánicos en los cuales un material presente cambios fi ́sicos con respecto a su estado inicial. Complete la siguiente tabla siguiendo el ejemplo entregado.

Proceso 1. Formación de cátodos de cobre (celdas catódicas) 2. calentar agua para crear vapor (mover turbinas) 3. al dejar destapado el un frasco de acetona este se evapora 4. Fundicion de Hierro

Cambio de estado Material Cobre (Cu)

Li ́quido a sólido

Liquido a gaseoso Agua (ℎ2 𝑜) Acetona C3H6O Liquido a gaseoso

Hierro (Fe)

Solido a liquido

Bibliografía http://www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedia/videoteca/curso1/htmlb/SEC_131.HTM

https://www.experimentoscientificos.es/densidad/densidad-agua/