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Taller 1. Mecánica de fluidos I corte – semestre 2019-II Docente. Daissy Lorena Restrepo Serna

1. Una compuerta homogénea de 200 lb que mide 10 pies de ancho y 5 pies de largo está articulada en el punto A y es mantenida en su sitio mediante un puntual de 12 pies de longitud, como se muestra en la figura. A medida que la parte inferior de l puntual se desplaza a la derecha, se mantiene el nivel de agua en la parte superior de la compuerta. La línea de acción de la fuerza que el puntual ejerce sobre la compuerta está a lo largo del puntual. a) Trazar la magnitud de la fuerza ejercida sobre la compuerta por el puntual como una función del ángulo de la compuerta, θ, para 0≤θ≤90°. b) Repetir los cálculos para el caso en que el peso de la compuerta es insignificante. Hacer un comentario sobre los resultados cuando θ→0.

2. La compuerta plana pesa 2000 N/m perpendicular al papel y su centro de gravedad se encuentra 2 m desde la bisagra en O. (a) Encontrar h como una función de θ para equilibrio de la compuerta. (b) ¿La compuerta se encuentra en equilibrio estable para cualquier valor de θ? 3. Para la siguiente figura ax=9.806 m/s2 y ay=0. Encontrar la presión en A, B y C.

4. La compuerta curva de 2 m de longitud de la figura se encuentra pivoteada en O. Si el líquido es agua, encontrar la componente horizontal de la fuerza que actúa sobre la compuerta y su línea de acción. Encontrar la componente vertical de la fuerza y su línea de acción. ¿Cuál es la fuerza requerida para abrir la compuerta, sin tener en cuenta su peso?

Taller 1. Mecánica de fluidos I corte – semestre 2019-II Docente. Daissy Lorena Restrepo Serna

5. (a) Encontrar la magnitud y la línea de acción de la fuerza en cada lado de la compuerta presentada a continuación. (b) Hallar la fuerza resultante debida al líquido sobre ambos lados de la compuerta. (c) Determinar F para abrir la compuerta si esta es uniforme y tiene una masa de 2000 kg.

6. Calcular la altura capilar h en el tubo de la figura a continuación en términos de θ, σ, γ y r.

7. Determinar la viscosidad del fluido entre el eje y la camisa mostrados a continuación:

8. Una placa localizada a una distancia de 0.5 mm de una placa fija se mueve a una velocidad de 0.25 m/s y requiere una fuerza por unidad de área de 2 Pa (N/m2) para mantener esta velocidad. Determinar la viscosidad fluida de la sustancia entre las placas, en unidades de SI. 9. Un fluido newtoniano se encuentra en el espacio entre un eje y una camisa concéntrica. Cuando se aplica una fuerza de 600 N a la camisa en forma paralela al eje, la camisa adquiere una velocidad de 1 m/s. Si se aplica una fuerza de 1500 N, ¿cuál será la velocidad que adquiere la camisa? La temperatura de la camisa permanece constante.

Taller 1. Mecánica de fluidos I corte – semestre 2019-II Docente. Daissy Lorena Restrepo Serna

10. Un fluido newtoniano fluye hacia abajo, a lo largo de un plano inclinado, formando una lámina delgada de espesor t. La superficie superior se encuentra en contacto con aire, el cual casi no ofrece resistencia al flujo. Utilizando la ley de viscosidad de viscosidad de Newton, decidir qué valor de du/dy, donde y se mide perpendicular al plano inclinado, debe existir en la superficie superior. ¿Se esperaría una variación lineal de u con respecto a y?