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Fase 2; Analizar y solucionar problemas de propiedades y fluidos de equilibrio Hidrostatico

Presentado a: Leidy Johana Gomez Tutor

Entregado por: Lizeth Carolina Noguera Molina Código: 1020757644

Grupo: 216002_5

Universidad Nacional Abierta Y A Distancia - UNAD Escuela De Ciencias Básicas Tecnología E Ingeniería Septiembre 2019 Bogotá

Actividad Individual

1. Convertir las siguientes temperaturas: 1.1. 55°C a Fahrenheit °𝑓 = (°𝐶 ∗ 1,8) + 32

55°C a grados Kelvin °𝐾 = °𝐶 + 273,15

°𝑓 = (55 ∗ 1,8) + 32

°𝐾 = 55 + 273,15

°𝑓 = 131

°𝐾 = 328,15

1.2. 200°F a °C °𝐶 = (°𝐹 − 32)/1,8

200°C grados Rankine 9 ∗ °𝐶 °𝑅𝑎 = ( ) + 491,67 5 9 ∗ 200 °𝑅𝑎 = ( ) + 491,67 5 °𝑅𝑎 = (360) + 491,67 °𝑅𝑎 = 851,67

°𝐶 = (200 − 32)/1,8 °𝐶 = (168)/1,8 °𝐶 = 93,3

2. Un cilindro hidráulico tiene un émbolo con un diámetro de 2,5 pulg. Por su diseño, se espera que el émbolo sea capaz de aplicar una fuerza de 13125 lb. Determine la presión que se requiere.

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝜋 ∗ 𝑟 2 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 3,1416 ∗ 1,252 = 4,9087 𝑝𝑢𝑙 0,006944 𝑝𝑖𝑒 2

Factor de conversión 4,9087 𝑖𝑛 (

𝑃= 𝑃=

1𝑝𝑢𝑙

) = 0,03408 𝑝𝑖𝑒 2

𝐹 𝐴

𝐹 13125𝑙𝑏 = = 385,12 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒 2 𝐴 0,03408 𝑝𝑖𝑒 2

3. La densidad del magnesio (Mg) a condiciones normales (25°C y 101,325 kPa) es 1,738 kg/m3. Determinar el peso específico en lb/ft3

𝑃 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝑚 ∗ 𝑔 𝑃 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 1,738

𝑘𝑔 𝑚 ∗ 9,8 𝑚3 𝑠2

𝑃 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 17,0324 𝑁/𝑚2

𝑙𝑏 1 𝑁 1 𝑚3 𝑓𝑡3 𝑦 = 17,032 2 ∗ ( )( ) 𝑚 4,4482 𝑁 35,3147 𝑓𝑡3 𝑦 = 0,1084 𝑙𝑏/𝑓𝑡 3 4. Un envase metálico contiene en su interior 230 ml de aceite. Si el aceite tiene una masa de 0,4 kg, determinar: a. La densidad, b. El peso específico, c. La gravedad específica Densidad

1000000𝑚𝑙 0,4𝑘𝑔 = ( ) = 400𝑔𝑟 1𝑘𝑔

𝐷= 𝑑=

𝑚 𝑣

400𝑔𝑟 230 𝑐𝑚3

𝑑 = 1,739 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Peso específico

𝑃 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝑚 ∗ 𝑔 𝑃 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 0,4𝐾𝑔 ∗ 9,8𝑚/𝑠 2 𝑃 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 3,92 𝑁/𝑚2

𝑔𝑟 𝑑 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 1,739 𝑐𝑚3 𝑔𝑟 𝐺 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎 = = = 𝑔𝑟 𝑑 𝐻2 𝑂 𝑐𝑚3 1 3 𝑐𝑚

Gravedad especifica

𝑘𝑔 1,739 𝐿 𝐺 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎 = 1000 𝑘𝑔/𝑚3

5. Una medición de viscosidad dinámica ha arrojado un valor de 0,724 𝑙𝑏∙𝑠 cP, convertir este valor en Pa·s y 𝑓𝑡 2 Pa·s

1 𝑃𝑎. 𝑠 0,724𝑐𝑃 ( ) = 7,24 ∗ 10−4 𝑃𝑎: 𝑠 1000 𝑐𝑃

𝑙𝑏 ∙ 𝑠 𝑓𝑡 2

𝑙𝑏 ∙ 𝑠 𝑙𝑏 ∙ 𝑠 𝑓𝑡 2 0,724𝑐𝑃 ( ) = 1.512 ∗ 10−5 𝑃𝑎: 𝑠 2 47880,26 𝑐𝑃 𝑓𝑡 1

6. La viscosidad dinámica y la densidad del ácido palmítico a 80°C son 𝜇 = 5,97 𝑐𝑃, 𝜌 = 0,8470 𝑔/𝑐𝑚3 , respectivamente. Determinar: a. El valor de la viscosidad dinámica en Unidades inglesas (slug/ft·s), b. La viscosidad cinemática en unidades inglesas (ft2/s)

El valor de la viscosidad dinámica en Unidades inglesas (slug/ft·s)

𝑠𝑙𝑢𝑔 𝑠𝑙𝑢𝑔 𝑓𝑡 ∗ 𝑠 5,97𝑐𝑃 ( ) = 1,25 ∗ 10−4 47880,26 𝑐𝑃 𝑓𝑡 ∗ 𝑠 1

𝑉=

5,97 𝑐𝑝 0.8470 𝑔/𝑐3

La viscosidad cinemática en unidades 5,97 𝑐𝑝 ∗ 0,1 𝑔 𝑐𝑚. 𝑠 inglesas 2 (ft /s) 1𝑐𝑃 𝑣= 0,8470 𝑔/𝑐𝑚3 𝑉 = 0.7048 𝑐𝑚2 /𝑠

1𝑓𝑡 2 𝑠 0.7048 𝑐𝑚2 /𝑠 ( ) 929,0304 𝑐𝑚2

𝑉 = 7,586

𝑓𝑡 2 𝑠

7. Si el ácido oleico se somete a un esfuerzo cortante, como se muestra

en la figura. Determine el esfuerzo cortante que se ejerce por el movimiento de la placa. Nota: utilizar el valor de la viscosidad dado en el punto 6. 𝜏=

𝜇 = 5,96 𝑐𝑃 ∗

𝜇𝑣 ℎ

𝑑𝑣

= 𝜇 𝑑𝑦

𝑘𝑔 0,001 𝑚 ∗ 𝑠 1𝑐𝑝

= 0.00597

𝑘𝑔 𝑚∗𝑠

𝑚 3𝑠 𝑘𝑔 𝜏 = 0,00597 ∗ 𝑚 ∗ 𝑠 0.02𝑚 𝑡 = 0,8955 𝑁/𝑚2

Santiago, A.Z., González-López, J., Granados-Manzo, A., Mota-Lugo, A. (2017). Mecánica de fluidos. Teoría con aplicaciones y modelado. México: Grupo Editorial Patria. Pp. 12 – 25, 36 – 70, 74 – 96. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?docID=5213536&query=propie dades+de+los+fluidos

8. Se utiliza un sistema hidráulico para levantar un automóvil que pesa 2200 kg, determine la fuerza que se debe aplicar en el émbolo de sección A1 = 27 cm2 para elevarlo con el émbolo de sección A2 = 900 cm2 𝑝2=

𝑓2 𝐴2

=

9,81𝑚 ) 𝑠2 0,09𝑚2

(2200𝑘𝑔)(

𝑓1= 𝑝1 𝐴1 = (239800

= 239800 𝑘𝑁/𝑚2

𝑁 ) ∗ 0,0027𝑚2 = 647,46𝑁 𝑚2

Santiago, A.Z., González-López, J., Granados-Manzo, A., Mota-Lugo, A. (2017). Mecánica de fluidos. Teoría con aplicaciones y modelado. México: Grupo Editorial Patria. Pp. 12 – 25, 36 – 70, 74 – 96. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?docID=5213536&query=propie dades+de+los+fluidos

9. Determinar la presión manométrica y absoluta de los neumáticos de un automóvil si éstos están inflados a una presión promedio de 35 psig (por encima de la presión de requerida, 32 psig). presión manométrica presión absoluta

𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 + 𝑃𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 + (101325 Pa)

10. Un buzo se sumerge en el mar hasta alcanzar una profundidad de 70 m. Determine la presión a la que está sometido si la densidad relativa del agua de mar es de 1.025 (Realice el diagrama). 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ ℎ 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 1,025 70m

𝑘𝑔 𝑚 ∗ 9,8 2 ∗ 70𝑚 3 𝑚 𝑠

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 703,15 𝑃𝑎 𝜌 𝐻2 0 = 1,025

11. En una tubería de agua de enfriamiento a 8°C es común medir la diferencia de presión, como se muestra en la figura. Determine la diferencia de presión (PA – PB) 𝑃𝐴 = 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 ∗ (4𝑚 + 1𝑚 + 2𝑚) 𝑃𝐴 = 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 ∗ 7𝑚 𝑃𝐵 = 𝜌𝑎𝑐𝑒 ∗ 𝑔 ∗ 2𝑚 + 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 ∗ 1𝑚 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 ∗ 7𝑚 − 𝜌𝑎𝑐𝑒 ∗ 𝑔 ∗ 2𝑚 − 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 ∗ 1𝑚 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 6𝑚 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑔 − 𝜌𝑎𝑐𝑒 ∗ 𝑔 ∗ 2𝑚 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝑔 ∗ 2𝑚(3 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 − 𝜌𝑎𝑐𝑒 ) 𝜌𝑎𝑐𝑒 𝑠𝑔 = → 𝑠𝑔 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 = 𝜌𝑎𝑐𝑒 𝜌𝐻2 𝑂 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝑔 ∗ 2𝑚(3 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 − 𝑠𝑔 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 ) 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝑔 ∗ 2𝑚 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 (3 − 𝑠𝑔) 𝑚 𝐾𝑔 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 9.8 2 ∗ 2𝑚 ∗ 1000 3 (3 − 0.9) 𝑠 𝑚 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 41160 𝑃𝑎

Santiago, A.Z., González-López, J., Granados-Manzo, A., Mota-Lugo, A. (2017). Mecánica de fluidos. Teoría con aplicaciones y modelado. México: Grupo Editorial Patria. Pp. 12 – 25, 36 – 70, 74 – 96. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?docID=5213536&query=propiedades+de+los+fluidos

12. ¿Qué es lo que permite calcular la fuerza resultante de un tanque de gas?

13. ¿En qué parte de la superficie curva se encuentra la fuerza resultante. Nota: realice una representación y con base en ésta identifique cómo se calcula la fuerza resultante sobre una superficie curva.

Superficie Curva

Para calcular la fuerza vertical sobre la superficie curva teniendo en cuenta el fluido se debe evaluar la como el peso del fluido aquel peso referido al volumen el cual se genera proyectando el nivel del líquido superior sobre la superficie curva.

14. Una esfera de aluminio de 5,2 kg tiene una masa aparente de 3.11 kg al sumergirse en un líquido particular. Calcular la densidad del líquido. Se calcula los pesos de los cuerpos con base en la gravedad= 9,8 𝑚/𝑠 2 𝑊 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 5,2 𝐾𝑔 ∗ 9,8 𝑚/𝑠 2 = 50,9964 𝑁 𝑊 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 3,11 𝐾𝑔 ∗ 9,807 𝑚/𝑠 2 = 30,49977 𝑁

𝑚 = 𝑣 = 𝑚/(𝑝 ) = 5,2 𝐾𝑔/2700 𝐾𝑔/𝑚3 = 1,192 𝑥 10−3 𝑚3 𝑣 𝐸 = 𝑝 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑉𝑐 𝑔 = 𝐸/(𝑉𝑐𝑔 ) = (30,49977 𝑁)/((0,001191 𝑚3 )(9,8 𝑚/𝑠 2 )) = 2,611 𝐾𝑔/𝑚2 𝑝=

15. Un cubo de arista 25 cm se encuentra flotando en un líquido cuya densidad relativa es de 0,8020. Si la densidad relativa del cubo es de 0,7015, determine si el cubo es estable para la posición mostrada.

𝐾𝑔

𝑚

𝑊 = (701,5 𝑚3) (9,8 𝑠2) 0,25 𝑚3 = 1718,675 𝑁 𝑁𝑜 𝑒𝑠 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 ℎ𝑔 = 12,5 𝑐𝑚

Bibliografía

Santiago, A.Z., González-López, J., Granados-Manzo, A., Mota-Lugo, A. (2017). Mecánica de fluidos. Teoría con aplicaciones y modelado. México: Grupo Editorial Patria. Pp. 12 – 25, 36 – 70, 74 – 96. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?doc ID=5213536&query=propiedades+de+los+fluidos Gallego Ocampo, H.L. (2018). OVI 1 - Unidad 1: Dispositivos para medir la presión y las diferencias de presión. Cali, Colombia: UNAD. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/23250 González-Santander, J.L., Castellano, G. (Sin año). Fundamentos de mecánica de fluidos. Alicante (San Vicente): Editorial Club Universitario. Pp. 1 – 44. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action? docID=3224903&query=mec%C3%A1nica+de+fluidos Cengel, Y.A., Cimbala, J.M. (2006). Mecánica de fluidos: Fundamentos y aplicaciones. México: McGraw-Hill Interamericana. Pp. 9 – 12, 37 – 53, 78 – 99. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action? docID=3195878&query=mec%C3%A1nica+de+fluidos López-Herrera Sánchez, J.M., Herrada-Gutierrez, M.A., Barrero-Ripoll, A. (2005). Mecánica de fluidos: problemas resueltos. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?