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• Fabian Vera Avila

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9. Un chorro de agua de 3cm de diámetro incide normalmente en una placa como en la siguiente figura. Si la fuerza requerida para sostener la placa es 23 N, ¿cuál es la velocidad del chorro? a. 2.85 m/s b. 5.70 m/s c. 8.10 m/s d. 4.00 m/s e. 23.0 m/s

10. El agua que fluye en un tubo liso de 6c m de diámetro entra a una contracción Venturi con un diámetro de garganta de 4 cm. La presión aguas arriba es de 120 kPa. Si la presión en la garganta es de 50 kPa, .cual es la velocidad de flujo suponiendo un flujo ideal sin fricción? a. 7.5 gal/min b. 236 gal/min c. 263 gal/min d. 745 gal/min e. 1053 gal/min

Problemas de Resolución: 1. El tanque abierto en la figura contiene agua a 20 ℃ y se está llenando a través de la sección 1. Suponga un flujo incompresible. Primero derive una expresión analítica para el cambio de nivel de agua 𝑑ℎ/𝑑𝑡 en términos de volumen de flujos arbitrarios (Q1, Q2 y Q3) y el diámetro del tanque d. Luego si el nivel de agua h es constante, determine la velocidad de salida 𝑉1 para 𝑉2 = 3 𝑚/𝑠 y 𝑄1 = 0.01 𝑚2 /𝑠.

2. La aguja hipodérmica en la figura contiene un suero liquido (SG=1.05). Si el suero debe inyectarse constantemente a 6 𝑐𝑚3 /𝑠, que tan rapido en pulgadas/s debe avanzar el embolo (a) si se desprecian las fugas en la holgura del embolo y (b) si la fuga es 10% del flujo de la aguja.

3. Agua a 20 ℃ fluye a través de una tubería de 5 cm de diámetro que tiene una curva vertical de 180 °, como en la figura. La longitud total de la tubería entre las bridas 1 y 2 es de 75 cm. Cuando el caudal de peso es de 230 N/s, 𝑝1=165 𝑘𝑃𝑎 y 𝑝2 = 134 𝑘𝑃𝑎. Despreciando el peso de la tubería, determine la fuerza total que las bridas deben soportar para este flujo.

4. El tanque de agua de la figura se coloca sobre un carro sin fricción que emite un chorro de 4 cm de diámetro y una velocidad de 8m/s que se deflacta 60°con una veleta. Calcule la tensión en el cable de soporte.

5. Una bomba en un tanque de agua a 20 ℃ dirige un chorro a 45 pies/s y 200 gal/min contra una veleta, como se muestra en la figura. Calcule la fuerza F para mantener el carro estacionario si el chorro sigue (a) la ruta A o (b) la ruta B. El tanque contiene 550 galones de agua en este momento

6. El bote de la figura es propulsado por una bomba que desarrolla un flujo de volumen Q y expulsa agua por la popa a la velocidad 𝑉𝑗. Si la fuerza de arrastre del barco es 𝐹 = 𝑘𝑉 2 , donde 𝑘 es una constante, desarrolle una fórmula para la velocidad de avance constante V del bote.

7. El agua a 20℃ fluye constantemente a través del tanque de la figura. Las condiciones conocidas son 𝐷1 = 8 cm, 𝑉1 = 6 m/s, y 𝐷2 = 4 cm. Se requiere una fuerza hacia la derecha F=70N para mantener el tanque fijo (a) cual es la velocidad de salida de flujo en la sección 2?, (b) si la sección transversal del tanque es de 1.2 𝑚2 , ¿qué tan rápido sube o baja la superficie del agua h(t)?

8. Un chorro de agua que sale de una boquilla estacionaria a 10 m/s (A chorro = 0.1 m2) golpea una paleta giratoria montada en un carro como se muestra. La paleta gira el chorro a través del ángulo 𝜃 = 40°. Determine el valor de M requerido para mantener el carro estacionario. Si el ángulo de la paleta 𝜃 es ajustable, grafique la masa, M, necesaria para mantener el carro fijo vs a 𝜃 para 0° ≤ 𝜃 ≤ 180°.

9. Una placa vertical tiene un orificio de bordes afilados en su centro. Un chorro de agua de velocidad V golpea la placa concéntricamente. Obtenga una expresión para la fuerza externa necesaria para mantener la placa en su lugar, si el chorro que sale del orificio también tiene velocidad V. Evalué la fuerza para V = 15 ft/ s, D = 4 in y d = 1 in. Grafique la fuerza requerida en función de la relación de diámetro para un rango 0 ≤ d/D ≤ 1.

10. La tobera de una turbina pelton es ubicada al final de una tubería de presión de diámetro D = 4 pulgadas. Agua fluye a una razón de 5 pies cubico por segundo y forma una chorro con una vena contracta de diámetro, d = 1.5 pulgadas. La presión en la tubería de presión es medida con la ayuda de un manómetro y es p = 100 psig. a) Calcular la fuerza (en libras fuerza) que debe soportar cada perno que sostiene la tobera si existen un total de 4 pernos. Incluir el volumen de control y asunciones empleadas. b) Calcular la fuerza F (en libras fuerza) que debe aplicarse a un disco para deflectar el chorro de forma radial como se muestra en la figura. Incluir el volumen de control y asunciones empleadas.