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FÍSICA INGENIERÍA AGRONÓMICA
AÑO 2015
MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
GUÍA DE PROBLEMAS Nº 6: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
PROBLEMA Nº 1
Se quiere diseñar una campana para buceo que resista la presión del mar a 250m de
profundidad ¿Cuánto vale la presión manométrica a esa profundidad?
Suponga la densidad del agua de mar ρ= 1,03x10 3 Kg/m3 (pat= 1x105 N/m2)
Rta: 2,52x106 N/m2
PROBLEMA Nº 2
Un tanque de almacenamiento de 12.0 m de profundidad está lleno de água. La parte superior
del tanque está abierto al aire.a) ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo del tanque? b)¿Y la
presión manométrica?
Rta: a) 2,19 x105 Pa b)1,18 x 105 Pa
PROBLEMA Nº 3
En un tubo en forma de U abierto en ambos extremos,
se vierte agua y luego aceite (que no se mezclan).
Llegan al equilibrio, como indica
la figura.¿Cuál es la densidad del aceite?
Rta: 6,54 x102 Kg/m3
9,4 cm
27,2cm
PROBLEMA Nº 4
En una persona que permanece erguida los piés permanecen 1,35m por debajo del corazón.
¿Cuál es la diferencia entre la presión PB la sangre en una arteria del pié y la presión PA de la
sangre en la aorta? ρ sangre= 1,05x10 3 Kg/m3
Rta: 1,37x104 Pa
PROBLEMA Nº 5
Un lingote de alumínio sólido pesa 89N em el aire.a) ¿Qué volumen tiene? El lingote se cuelga
de un cable y se sumerge por completo en el agua. b) ¿Qué tensión hay en el cable?
3
ρ aluminio= 2,7x10 Kg/m
3
Rta: a) 3,36x10-3 m3 b) 56N
PROBLEMA Nº 6
Si la densidad de del hielo es 917kg/m3 y la del agua de mar 1030kg/m3 ¿Qué porcentaje del
volumen total de un bloque de hielo sobresale de la superficie del agua salada?
Rta: 11%
PROBLEMA Nº 7
Un cubo sólido uniforme de 10cm de lado tiene una masa de 700g.a) ¿Flotará el cubo en el
agua? b) Si flota,¿ qué fracción de su volumen estará sumergido?
Rta: a) si, flota b) 70%
PROBLEMA Nº 8
Un cubo sólido de madera de pino, que tiene 30,0 cm de arista, se puede sumergir
completamente en agua cuando se le aplica una fuerza de 54,0 N. ¿Cuál es la densidad de
esta madera?
Rta: 796kg/m3
PROBLEMA N° 9
Una plataforma flotante de área A, espesor h y masa M=600Kg flota en agua tranquila con una
inmersión es de 7cm. ¿Cuál es la inmersión de la plataforma cuando sube una persona cuya
masa es 120kg?
Rta: 8,4cm
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INGENIERÍA AGRONÓMICA 2015
FÍSICA INGENIERÍA AGRONÓMICA
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MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
Persona
Plataforma
Plataforma
?
7cm
Agua
Agua
PROBLEMA Nº 10
La figura muestra un esquema de una prensa hidráulica. Su
funcionamiento se basa en la propiedad de transmisión de
presión de los líquidos (Principio de Pascal). Consta de dos
cilindros de diámetros: 4cm y 1,2m, respectivamente. Sobre el
vástago del pistón mayor se apoya una carga de 10000N.
Calcular la fuerza que se debe ejercer sobre el pistón menor
para mantener el equilibrio.
Rta: 11N
PROBLEMA Nº 11
Una prensa hidráulica tiene un émbolo de entrada de 5cm de diámetro y uno de salida de
60cm de diámetro. ¿Qué fuerza de entrada se requiere para proporcionar una fuerza de salida
capaz de levantar un auto de 950kg?
Rta: 64,7N
PROBLEMA Nº 12
De un grifo circular sale agua con un caudal de 10,5cm3/s a) Si el diámetro de la salida del
grifo es de 1,2cm. a)¿Cuál es la velocidad del agua? b) Cuando el agua sale del grifo el flujo
de agua se estrecha. Determinar el nuevo diámetro en un punto situado 7,5cm por debajo de
la salida del grifo.
Rta: a) 9,28cm/s b)0,33cm
PROBLEMA Nº 13
Un tubo horizontal tiene la forma que muestra la figura. En el punto 1, el diámetro es de 6cm,
mientras que en el punto 2, es de sólo 2cm. En el punto, v1=2m/s y P1=180KPa. Calcular la
velocidad y la presión en el punto 2.
6cm
6cm
Rta: v=18m/s
1
2
2cm
P= 20Kpa.
PROBLEMA Nº 14
Una manguera de 2 cm. de diámetro por la que fluye agua a una velocidad de 3m/s, termina
en un tubo cerrado que tiene 50 orificios pequeños de 0,2cm de diámetro. ¿Cuál es la
velocidad de salida del agua en cada agujero?
Rta: 6m/s
PROBLEMA Nº 15
El agua de un depósito abierto a la presión atmosférica en su parte superior tiene 490cm de
profundidad. La velocidad del agua en el tubo horizontal conectado al fondo del depósito es de
200cm/s. ¿Cuál es la presión en atm en el tubo?
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A
A
h
B
Rta: 1,46atm
PROBLEMA Nº 16
Los bomberos utilizan una manguera del diámetro interior 6,0 centímetros para entregar
1000 litros de agua por minuto. Un inyector se une a la manguera, y se quiere lanzar el agua
hasta una ventana que está 30 m sobre el inyector.
a) ¿Qué velocidad debe tener el agua al dejar el inyector?
b) ¿Cuál es el diámetro interior del inyector?
c) ¿Qué presión se requiere en la manguera?
Rta: a) 24,2m/s b)0,03m c) 2,75 x 10 5Pa
PROBLEMA Nº 17
Se practica un orificio de 2,5cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito y a una
altura de 6m por debajo del nivel del agua. Calcular: a) La velocidad de salida y b) el volumen
que sale por unidad de tiempo.
Rta: a) 10,8m/s; b) 5,3 litros/s
PROBLEMA Nº 18
En gran tanque de almacenamiento lleno de agua se hace un pequeño orificio en su costado
en un punto 16m por debajo del nivel de agua. Si el caudal de la fuga es 2,5x10-3m3/min.
Determinar: a) la velocidad a la cual el agua sale por el orificio y b) el diámetro de éste.
Rta: a) 17,7m/s; b) 1,7mm
PROBLEMA Nº 19
En un recipiente se agrega agua a razón de 0,2 litros/s. ¿Qué diámetro “d” deberá tener un
orificio ubicado en el fondo del recipiente para que el agua se mantenga en él a un nivel
constante h = 8,3cm?
Rta: 1,4cm
PROBLEMA Nº 20
Del depósito representado en la figura sale agua continuamente. La altura del punto 1 es de
10m; la de los puntos 2 y 3 es de 3m. La sección transversal en el punto 2 es de 0,04m2 y en
el punto 3 de 0,02m2. El área del depósito es muy grande comparada con las secciones del
tubo. Hallar: a) La presión manométrica en el punto 2. b) El caudal en m3/s.
1
2
3
Rta: a) 0,5x105 Pa b)0,23m3/s
PROBLEMA Nº 21
Por una tubería horizontal de 20cm de diámetro circula un fluido con una velocidad de 3,8m/s.
a) Calcular el caudal de fluido en m3/s.
b) Calcular la velocidad en otra sección de la línea donde se produce un estrechamiento de
14cm de diámetro.
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c) Si el fluido es agua, calcular la diferencia de altura entre los dos tubos verticales colocados
antes e imediatamente después del estrechamiento.
Rta: a) Q= 0,12m3/s b) v2= 6,4m/s c)Δy=1,42m
Δy
1
V1
V2 2
PROBLEMA Nº 21
En la figura se representa un tubo de Venturi para la medición del caudal con el típico
manómetro diferencial de mercurio. El diámetro de la entrada (sección 1) es de 12cm y el del
estrangulamiento de 6cm. Hallar el caudal de agua sabiendo que la diferencia entre las alturas
alcanzadas por el mercurio en las dos ramas vale 22cm. La densidad del mercurio es
13,6g/cm3. Expresar el resultado en m3/s.
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Rta: 0,022m3/s
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V1
22cm
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