Este documento presenta una guía de 11 ejercicios sobre mecánica de fluidos para estudiantes de mecánica industrial. Los ejercicios cubren temas como presión, temperatura y volumen de gases; cantidad de aire agregado a un tanque; cantidad de nitrógeno escapado de un tanque; fuerzas de fricción; perfil de velocidad y fuerza en capas de aceite; potencia requerida para mantener la rotación de un cuerpo en aceite; par de torsión transmitido por una película de aceite; medición de viscosidad usando

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
“DR. LUIS BELTRAN PRIETO FIGUEROA”
DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICA
PROGRAMA DE MECÁNICA INDUSTRIAL
GUÍA DE EJERCICIOS
UNIDAD I
Curso: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
Profesor: Rubén Parra
Instrucciones:
• Lea detenidamente cada uno de los ejercicios planteados. Si tiene dudas aclárelas con el profesor en las horas
de tutoría.
• En cada ejercicio coloque, los datos relevantes, los datos supuestos, realice las conversiones de unidades
necesarias para el desarrollo del ejercicio.
1.- La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire contenido en
él. Cuando la temperatura del aire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210 KPa. Si el
volumen del neumático es de 0,025 ݉ଷ , determine la elevación de la presión cuando la
temperatura del aire en él sube hasta 50°C. También, determine la cantidad de aire que debe
purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a esta temperatura. Suponga que la
presión atmosférica es de 100 KPa.
2.- Un tanque rígido contiene20lbm de aire a 20 psia y 70°F. Se agrega más aire al tanque hasta
que la presión y la temperatura se elevan hasta 35 psia y 90°F, respectivamente. Determine la
cantidad de aire agregada al tanque.
3.- Un tanque de 20 ݉ଷ contiene nitrógeno a 25°C y 800 KPa. Se deja escapar algo de nitrógeno hasta que la presión en
el tanque baja a 600 KPa. Si la temperatura en este punto es de 20°C, determine la cantidad de nitrógeno que ha
escapado.
4.- Se debe mover un bloque de 50 cm x 30 cm x 20 cm, que pesa 150 Nw, a
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una velocidad constante de 0,8 sobre una superficie inclinada con un
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coeficiente de fricción de 0,27. A) Determine la fuerza F necesaria a aplicar
en la dirección horizontal. B) Si se aplica una película de aceite de 0,4 mm
de espesor, con una viscosidad dinámica de 0,012 Pa.se, entre el bloque y la
superficie inclinada, determine el porcentaje de reducción en la fuerza
necesaria.
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2. 5.- Se jala horizontalmente de una placa plana
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delgada de 20cm x 20 cm a 1 a través de una
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capa de aceite de 3,6 mm de espesor, que está
entre dos placas, una estacionaria y la otra
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moviéndose a una velocidad constante de 0,3 ,
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como se muestra en la figura. La viscosidad
dinámica del aceite es de 0,027 Pa.seg. Suponiendo
que la velocidad en cada una de las capas de aceite
varía en forma lineal, a) trace la gráfica del perfil de velocidad y encuentre el lugar en donde la velocidad del aceite es
cero y b) determine la fuerza que se necesita aplicar sobre la placa para mantener este movimiento.
6.- Un cuerpo en forma de cono cortado gira a velocidad angular constante de
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200 en un recipiente lleno con aceite SAE 10W a 20°C (µ=0,1 Pa.seg) como
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se muestra en la figura. Si, especialmente en los dos lados, el espesor de la
película de aceite es de 1,2 mm, determine la potencia necesaria para
mantener este movimiento. Determine también la reducción en el consumo
de potencia necesario cuando la temperatura del aceite se eleva hasta 80°C
(µ=0,0078 Pa.seg).
7.- El sistema de embrague que se muestra en la
figura, se usa para transmitir par de torsión
mediante una película de aceite con
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µ=0,38Nw. que está entre dos discos idénticos
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de 30cm de diámetro. Cuando la flecha impulsora
gira a una velocidad de 1450 rpm, se observa que
la flecha impulsada gira a 1398 rpm. Suponiendo
un perfil lineal de velocidad para la película de
aceite, determine el par de torsión transmitido.
8.- Se va a medir la viscosidad de un fluido con un viscosímetro
construido de dos cilindros concéntricos de 75cm de largo. El diámetro
exterior del cilindro interior es de 15 cm y la brecha entre los dos
cilindros es de 0,12 cm. Se hace girar el cilindro interior a 200 rpm y se
mide que el par de torsión es de 0,8 Nw.m. Determine la viscosidad del
fluido.
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3. 9.- Se introduce un tubo cuyo diámetro es de 0,03 inches en Kerosene a 68°F. El ángulo de
contacto del kerosene con una superficie de vidrio es de 26°. Determine el ascenso por
capilaridad del kerosene en el tubo.
10.- Se introduce un tubo de diámetro de 1,9mm en un líquido desconocido cuya
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densidad es de 960 y se observa que el líquido asciende 5mm en el tubo y forma un
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ángulo de contacto de 15°. Determine la tensión superficial del líquido.
11.- 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 que flotaría sobre agua a 20°C, ¿cúal sería su respuesta para una bola de
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aluminio? Tome la densidad de la bola de acero y de aluminio como 7800 y 2700 , respectivamente.
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