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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS HIDRAULICA TALLER PRIMER CORTE. MAYO 2020 PROF: MSc. IC. XIMENA ANDREA LEMAITRE RUIZ NOMBRE:Javier Felipe Pachon CODIGO: 20182032046 N:21

A. Una patinadora de skate board free style que pesa 100 lbf y se desliza en su patineta a una velocidad de v=20 ft/s. Su peso es soportado por una delgada capa de agua derretida. Asuma que la longitud de la cuchilla es de L=11.5 in y que su ancho es de w=0.125 in. El espesor de la capa de agua es de e=0.0000575in. Estime la desaceleración de la patineta debida al esfuerzo cortante en la película de agua, si sus efectos son despreciados. B. Un pistón de aluminio de (45+N) mm diámetro y una densidad relativa de DR: 2.14 posee una longitud de (80+N/20) mm se encuentra dentro de un tubo de acero de (45.5+N) mm diámetro. Entre el pisto y el tubo de acero existe un fluido lubricante de tipo aceite con una viscosidad de 1.012*10-4 Kg/m*s El pistón inicialmente se encuentra suspendido por un cable tensionado en la parte superior de la estructura y en la parte inferior existe un pequeño bloque de masa m: 1 Kg, tal como se observa en la imagen 1.

Imagen No. 1 Pistón en caída libre dentro de tubería circular – Problema No. 1

i.

Determine el valor del esfuerzo cortante si el bloque cae con una velocidad constante de 15 m/s

ii.

Determine el la potencia necesaria para mantener el movimiento.

iii.

Determine la Vt si dv/dt=2m/s2

C. Un viscosímetro de forma cónica (tal como se ve en la imagen 2) es usado para la determinación de la viscosidad de un aceite. Si se hace rotar el viscosímetro a una velocidad angular de : (150+N/2) RPM con un torque constante 0.07 Newtons*m y

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS HIDRAULICA teniendo en cuenta que la altura del cono es de (15+N/4) cm con un ángulo de abertura de 30°, determine: i. La función que define el torque de fricción generado por el fluido sobre el viscosímetro si el espesor de dicha capa de fluido es de (0.5+N/80) mm. ii. La viscosidad del fluido. a= (0.5+N/80) mm (150+N/2)RPM

H= (15+N/4)cm

Imagen No. 2: Viscosímetro cónico de 30° de abertura para el Problema No. 2.

D. Un cilindro sólido de radio Ri se encuentra dentro de otro cilindro hueco de radio Ro. Ambos cilindros se sumergen parcialmente en un fluido con tensión superficial  y peso específico  . Entre los cilindros, por efecto de capilaridad, el un fluido asciende una altura h. Se pide: generar una ecuación de h en función de los anteriores parámetros si el ángulo formado entre las paredes y la fuerza de tensión superficial es Ø.

Imagen No. 3. Esquema de cilindros concéntricos – tensión superficial.

E. Contrario a lo que el lector podría esperar, una bola de acero sólido puede flotar sobre el agua debido al efecto de la tensión superficial. Determine el diámetro máximo de una bola de acero sobre agua, cuyo coeficiente de tensión superficial es de (0.072+N/100) N/m. Tome las densidades del acero como 7470 kg/m³.

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F. Determine la presión absoluta dentro del tanque A en la posición a.

(470+N*5)

0.55+N/3

Imagen No. 4 – Tanque conectado con manómetros diferencial de mercurio y aceite.

G. Una compuerta plana AB de sección rectangular con un ancho de (N/10+1) m, se encuentra sumergida entre dos fluidos tal como se muestra en la Figura 2. Los fluidos tienen densidades relativas diferentes. Si la compuerta pesa 800 Newtons, determine la altura mínima que debe tener el agua para que el sistema esté en equilibrio (la compuerta no se mueva). Asuma que la Glicerina tiene una densidad relativa de 1.34.

(N/10+2)

Imagen No. 5 – Compuerta plana inclinada con dos fluidos distintos.

H. La compuerta AB de la Figura 3 tiene una longitud 1.2 m y soporta un fluido aceitoso con una densidad relativa de 0.82. Si el sistema está compuesto por un tanque de forma compuesta, determine la magnitud total de la fuerza generada por el aceite y su punto de aplicación sobre la compuerta, medido desde el extremo superior de la compuerta (punto A), sabiendo que se tiene dos distintas geometrías.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS HIDRAULICA a. Cuando la sección transversal es cuadrada:

1.2 m (1.2+N/10) 1.8 m (1.2+N/10)

b. Cuando la sección transversal es cuadrada: (6+N/10) m

(8+N/2) m

0.6 m

(1.2+N/10)

Imagen No. 6 – Compuerta plana inclinada con aceite.

I.

Una compuerta plana semicircular de extremos AB con un radio (1.1+N/5) ft se encuentra sostenida por una fuerza horizontal Fa aplicada en el punto A tal como se observa en la Figura 4. Si dicha compuerta soporta una columna de agua de (20+N) ft, determine la fuerza mínima Fa, necesaria para que la compuerta no se habrá.

H: (20+N)

R: (1.1+N/5)

Imagen No. 7 – Compuerta semicircular soportando agua en un tanque.

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