Taller unificado calor y ondas

Nota: estimados estudiantes debe justificar las respuestas de cada pregunta

1. Considere un objeto flotando en un líquido. La densidad del fluido es cuatro veces la densidad del objeto. El volumen del objeto es . Escoge la afirmación correcta:[pic 3]

1.  El objeto flota con ¾ de su volumen por debajo de la superficie libre del fluido.
2. El volumen del fluido desalojado es igual al volumen del objeto
3. El objeto experimenta una fuerza de empuje que es igual en magnitud al peso de  de líquido.[pic 4]
4. El peso del objeto tiene igual modulo que el peso de  de líquido.[pic 5]

1. Considere un tanque bastante profundo que contiene agua. No desprecie la viscosidad del fluido. Se liberan justo sobre la superficie libre del líquido y simultáneamente dos pequeñas esferas del mismo radio, una de hierro y otra de aluminio. Escoge la afirmación correcta:

1. La esfera de aluminio alcanza su velocidad limite primero que la de hierro
2. La esfera de hierro experimenta mayor fuerza de empuje
3. La fuerza de flotación sobre cada una de las esferas iguala en magnitud, en algún momento, el peso de estas.
4. Las dos esferas experimentan fuerzas de flotación de igual magnitud.

1. Escoge la afirmación falsa:

1. La tensión superficial de los líquidos disminuye con la temperatura
2. Siempre los fluidos más viscosos presentan mayor tensión superficial
3. La mayoría de los líquidos disminuyen su viscosidad con la temperatura
4. Los objetos en el interior de los fluidos No experimentan tensión superficial.

1. Una mujer con zapatos de tacón es invitada a un hogar en el cual la cocina tiene piso cubierto de vinilo. ¿Por qué el dueño de la casa debería preocuparse?

1.  En un flujo turbulento:

1. La transferencia de cantidad de movimiento sólo es a escala molecular.
2. Las partículas del medio se mueven en forma ordenada.
3. Las fuerzas de cohesión son más efectivas que la transferencia de cantidad de movimiento para generar los esfuerzos cortantes.
4. Las capas de fluido se mueven suavemente unas de otras.

Ejercicios

1. Para extraer agua de un depósito elevado se utiliza una manguera de ½ pulgada de diámetro, tal como se muestra en la figura. Si la superficie libre del agua en el depósito se encuentra a 4,5 pies del suelo y el extremo más bajo de la manguera está a 2 pies del suelo, determine: a) El tiempo necesario para llenar un recipiente con 10 L de agua. b) La presión manométrica en el punto más elevado de la manguera, el cual se encuentra a 5 pies del suelo. Nota: Considere constante el nivel de agua en el depósito elevado.

[pic 6]

1. Sea una esfera de radio la unidad, sumergida parcialmente en agua. Se conoce que, en la posición de equilibrio, el punto de tangencia del casquete esférico que sobresale del líquido con el eje de abscisas que pasa por el centro de la esfera forman un ángulo de 45 grados. Determine la densidad del material de que está compuesta la esfera.

[pic 7]

1. Un manómetro diferencial está unido a dos secciones rectas A y B de una tubería horizontal por la que circula agua. La lectura en el nanómetro de mercurio es de 0.60 m, siendo el nivel más cercano a A el más bajo. Calcular la diferencia de presiones entre A y B en kg/cm2.

[pic 8]

1. Un líquido de densidad de 1200 kg/ fluye como muestra la figura:[pic 9]

[pic 10]

Calcular:

1. La velocidad de salida del líquido
2. La cantidad de líquido que sale por segundo
3. La velocidad del líquido en la sección 3.
4. La presión en la sección 3.
5. La diferencia de altura entre las columnas de mercurio del tubo en U.

1. Se mezclan homogéneamente tres  fluidos,  cuyas fracciones de volumen y densidades son X1 =  0.435,  = 1.2 gr/cm3;  X2 = 0.46,  = 0.85 gr/cm3 y X3 = 0.105,  = 1 gr/cm3, respectivamente.  Si el volumen de la mezcla es VM =   766.27 cm3, calcular y la densidad de la mezcla.[pic 11][pic 12][pic 13]
2. El tanque de un inodoro  tiene una sección rectangular de dimensiones 20cmx40cm y el nivel del agua está a una altura  h = 20 cm  por encima de la válvula de desagüe, la cual tiene un diámetro d2 = 5 cm. Si al bajar la palanca, se abre la válvula:

a) ¿Cuál será la rapidez inicial de desagüe por esa válvula en función de la altura de agua remanente en el tanque?

b) ¿Cuál es la rapidez inicial de desagüe? No desprecie la velocidad en la superficie del tanque.

[pic 14]

1. La base de la pata de un insecto es esférica aproximadamente, con un radio de 2*10-5 m. La masa de 0,0030 g del insecto es soportada en partes iguales por sus seis patas. Estime el ángulo de contacto para un insecto sobre la superficie del agua a 20ºC.

1. Un depósito cilíndrico de 0.5 m de radio y 1.2 m de altura está lleno de agua (considere el agua como un fluido real, es decir, el flujo es viscoso) y posee un orificio, en su parte inferior, conectado a un conducto de 0.2 m de longitud y 2 mm de radio. Determina la velocidad de salida del agua en función del tiempo, medida desde que se empieza a vaciar el depósito. (Desprecia la velocidad del agua en el interior del depósito.)

1. Un cuerpo con un peso de 120 lb, y con un área superficial plana de 2 ft2 se desliza hacia abajo a lo largo de un plano inclinado lubricado que hace un ángulo de 30 grados con la horizontal. Para una viscosidad de 0.002 lb.s/ft2  y una velocidad del cuerpo de 3 ft/s, determinar el espesor de la película del lubricante.

1. Un depósito cilíndrico de 0.5 m de radio y 1.2 m de altura está lleno de agua (considere el agua como un fluido real, es decir, el flujo es viscoso) y posee un orificio, en su parte inferior, conectado a un conducto de 0.2 m de longitud y 2 mm de radio. Determina la velocidad de salida del agua en función del tiempo, medida desde que se empieza a vaciar el depósito. (Desprecia la velocidad del agua en el interior del depósito.)

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