Ejercicios Cengel - Capítulo 3 [PDF]

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Ejercicios Cengel - Capítulo 3 sábado, 14 de noviembre de 2020

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3-24 Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro y émbolo en posición vertical. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de la sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido arriba del émbolo ejerce una fuerza de 60 N sobre éste. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, determine la presión enel interior del cilindro.

3-34 Considere un tubo en U cuyas ramas están abiertas a la atmósfera. Ahora se vierte agua en una de las ramas del tubo y aceite ligero (p = 790 kg/m3) en la otra. Una de las ramas contiene agua en un tramo de 70 cm de altura, en tanto que la otra contiene los dos fluidos con una proporción de alturas aceite-agua de 6. Determine la altura de cada fluido en esa rama.

Propiedades:

Con (*) y (**):

3-42 La parte superior de un tanque de agua está dividida en dos compartimentos, como se muestra en la figura. Ahora se vierte un fluido con una densidad desconocida en uno de los lados y el nivel del agua se eleva cierta cantidad en el otro lado para compensar el efecto que se produce. Con base en las alturas finales de los fluidos, mostradas en la figura, determine la densidad del fluido añadido. Suponga que el líquido no se mezcla con el agua.

Mecánica de Fluidos página 1

3-47 Dos cámaras con el mismo fluido en su base están separados por un émbolo cuyo peso es de 25 N, como se muestra en la figura. Calcule las presiones manométricas en las cámaras A y B.

Análisis de fuerza sobre el pistón.

La presión del aire no cambia significativamente con la altura debido a su baja densidad.

Que se negativo indica que es un vacío que busca que el agua suba.

3-50 Considere el sistema que se muestra en la figura. Si un cambio de 0.7 kPa en la presión del aire causa que la interfaz salmuera-mercurio de la columna derecha descienda 5 mm, en tanto que la presión en el tubo de la salmuera se mantiene constante, determine la razón A2/A1.

Mecánica de Fluidos página 2

Antes: Después: Así:

Considerando que el volumen de mercurio es constante: Y según los datos:

Sustituyendo

3-52 Un recipiente con fluidos múltiples está conectado a un tubo en U, como se muestra en la figura. Para las gravedades específicas y las alturas de las columnas de los fluidos dadas, determine la presión manométrica en A. Además determine la altura de una columna de mercurio que crearía la misma presión en A.

Mecánica de Fluidos página 3

Sustituyendo:

El equivalente en mercurio es:

3-64 Un cuarto en el nivel inferior de un barco para cruceros tiene una ventana circular de 30 cm de diámetro. Si el punto medio de la ventana está 5 m abajo de la superficie del agua, determine la fuerza hidrostática que actúa sobre la ventana y el centro de presión. Tome la gravedad específica del agua de mar como 1.025.

Mecánica de Fluidos página 4

3-65 El lado del muro de una presa de 100 m de largo que está en contacto con agua tiene forma de un cuarto de círculo con un radio de 10 m. Determine la fuerza hidrostática ejercida sobre la presa y su línea de acción cuando dicha presa está llena hasta el borde.

Se puede ignorar la presión atmosférica ya que actúa a ambos lados.

3-70 Una artesa de agua de sección transversal semicircular y con un radio de 5 m Consta de dos partes simétricas articuladas entre sí en el fondo, como se muestra en la figura. Las dos partes se mantienen juntas por medio de cables y tensores colocados cada 3 m a lo largo de la longitud de la artesa. Calcule la tensión en cada cable cuando la artesa está llena hasta el borde.

Mecánica de Fluidos página 5

3-71 Los dos costados de una artesa de agua con forma de V están articulados entre sí en el fondo, en donde se encuentran, como se muestra en la figura, formando ambos costados un ángulo de 45° respecto del suelo. Cada costado mide 0.75 m de ancho y las dos partes se mantienen juntas mediante cables y tensores colocados cada 6 m a lo largo de la longitud de la artesa. Calcule la tensión en cada cable cuando la artesa está llena hasta el borde.

Mecánica de Fluidos página 6

3-75 Una compuerta de 4 m de largo con forma de un cuarto de círculo de radio 3 m y de peso despreciable está articulada alrededor de su borde superior A, como se muestra en la figura. La compuerta controla el flujo de agua sobre el reborde en B, donde está comprimida por un resorte. Determine la fuerza mínima necesaria del resorte para mantener cerrada la compuerta cuando el nivel del agua se eleva hasta A en el borde superior de la compuerta.

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