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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA

COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

MECÁNICA DE LOS FLUIDOS

GUIA II

(ECUACIONES INTEGRALES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS)

1. Considerar el flujo permanente de un fluido compresible a través de un tubo curvo, como el mostrado en la

figura 1. Determinar la fuerza sobre el tubo entre las secciones 1 y 2.

2. (a) Considerar el flujo permanente de un chorro de agua que golpea sobre un álabe estacionario, como se

muestra en la figura 2. Determinar la fuerza que se necesita para que el álabe permanezca en su sitio.

Supoiniendo que el chorro sigue la superficie del álabe de una manera suave y que tiene la misma forma y área a

la salida, la ecuación de cantidad de movimiento podrá escribirse para el volumen de control en la figura 2.

(b) Considere ahora que el álabe se mueve según la direcióin positiva de las 𝑥 con una rapidez 𝑉𝑣 menor que la

rapidez del chorro 𝑉𝑐 . En la parte derecha de la figura 2, se muestra el álabe móvil. Encontrar la fuerza necesaria

para mantener el álabe moviendose a velocidad constante, esto es, para evitar que se acelere.

Figura 1

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3. Un chorro con una rapidez de 30 𝑚/𝑠 golpea un álabe que se mueve a una rapidez de 12 𝑚/𝑠 como se muestra

en la figura 3. Determinar (a) la potencia trasmitida al álabe y (b) la velocidad absoluta del chorro que deja el

álabe.

4. En la figura 4, derminar la fuerza que ejerce el chorro de agua sobre la lamina inclinada en función del ángulo 𝜃.

Figura 2

Figura 3

6,5 𝑐𝑚2

Figura 4

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5. En la figura 5, se muestra un canal corvengente bidimensional con variación lineal del área. La rata de flujo

incompresible es constante e igual a 𝑄 = 280 𝑙/𝑠 por unidad de ancho del canal. ¿Cuál es la aceleración en

función de la distancia 𝑥? ¿Cuál es la aceleración en un punto a 0,30 𝑚 del comienzo de la convergencia?

6. El motor ilustrado en la figura 6, se prueba estáticamente sobre un banco de prueba. La rapidez de entrada es

de 150 𝑚/𝑠 y los gases de escape salen con una rapidez de 1200 𝑚/𝑠. El aire a la entrada y los gases de escape

está a la presión atmósferica. La mezcla combustible - aire que entra es de 0,127 𝑈𝑇𝑀/𝑚2. Determinar la

fuerza 𝑇𝑥 que se requiere para mantener quieto el motor.

Figura 5

Figura 6

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7. Consideremos una nave de tres etapas para la exploracíon espacial. Las primeras dos etapas llevan a la nave con

la tercera etapa a tal distancia de la Tierra que la atracción gravitacional será despreciable durante su travesía.

La resistencia por fricción será también despreciable. La nave (tercera etapa) se desprenderá de la segunda

etapa tan pronto como la segunda etapa llegue a su máxima altura; en este momento, por supuesto, su rapidez

con respecto a la Tierra será cero. El motor de la nave final está diseñado en tal forma que la velocidad del

chorro de escape con respecto a la nave se mantiene en un valor constante de 𝑉0 𝑚/𝑠. ¿Cuál es la velocidad

final de la tercera etapa de la nave en función de los parámetros apropiados?

8. Una simplificación dela capa límite bidimensional de agua sobre una lámina plana se ilustra en la figura 7. En el

borde de ataque la rapidez es uniforme e igual a 𝑣. Aguas abajo, en el borde final, la distribución de rapidez es

como se muestra en la figura 7. Encontrar la fuerza cortante del fluido sobre la lámina utilizando el método del

volumen de control general.

9. La bomba centrífuga que se ilustra en la figura 8, bombea agua a una rata de 28 𝑙/𝑠. El agua entra al impulsor en

una dirección axial. El diamétro del impulsor es de 2,5 𝑐𝑚 de altura y son radiales en el diamétro exterior.

Determinar la potencia entregada al rotor que gira a 100 𝑟𝑝𝑚.

Borde de

ataque

Figura 7

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10. El agua fluye horizontalmente en un tubo y escapa a través de una ranura de 3 𝑚𝑚, como se muestra en la

figura 9. La rata de flujo total es de 28 𝑙/𝑠 y la rapidez varía linealmente desde un máximo en un extremo de la

ranura hasta cero en el otro extremo. Determinar el momento alrededor del eje del tubo de conexión vertical

originado por el flujo que sale por la ranura.

Figura 8

Figura 9