Capítulo 04. Cinemática de fluidos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-102 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-102 Considere el campo de flujo del problema 4-97 (flujo sobre un cilindro circular). Calcule eru, la razón de deformación por esfuerzo cortante en el plano ru. Compruebe si las partículas de fluido en este flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-101 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-101 Con base en sus resultados del problema 4-100, analice si el flujo es compresible o incompresible. Respuesta: el flujo es incompresible Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-100 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-100 Considere el campo de flujo del problema 4-97 (flujo sobre un cilindro circular). Calcule las dos razones de deformación lineal en el plano ru; es decir, calcule err y euu. Comente si los segmentos lineales…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-99 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-99 Considere la mitad corriente arriba (x 0) del campo de flujo del problema 4-97 (flujo sobre un cilindro circular). Se introducirá un parámetro llamado función de corriente, c, el cual es constante a lo largo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-98 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-98 Considere el campo de flujo del problema 4-97 (flujo sobre un cilindro circular). Considere sólo la mitad delantera del flujo (x 0). Existe un punto de estancamiento en la mitad delantera del campo de flujo.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-97 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-97 En numerosas ocasiones un flujo libre bastante uniforme encuentra un cilindro circular largo normal a dicho flujo (Fig. P4-97). Los ejemplos incluyen el aire que fluye alrededor de la antena de un automóvil, el viento…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-96 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-96 Considere un campo de flujo bidimensional y estacionario en el plano xy cuya componente x de la velocidad se da por: donde a, b, y c son constantes con unidades apropiadas. ¿De qué forma necesita…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-95 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-95 Considere el campo de velocidad aproximada dado para la aspiradora del problema 4-93. Calcule la magnitud de la velocidad del flujo a lo largo del piso. La mayor probabilidad de que las partículas de polvo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-94 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-94 Considere la aspiradora del problema 4-93. Para el caso en donde b
2.0 cm, L
35 cm, y V .
0.1098 m3/s, cree una gráfica de vectores de velocidad en la mitad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-93 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-93 Se obtiene una aproximación del flujo de aire que entra en un accesorio de aspiradora por medio de las componentes siguientes de la velocidad en el plano del centro (el plano xy): y donde b…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-92 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-92 Combine sus resultados del problema 4-91 para formar el tensor de razones axialmente simétricas de deformación, eij, Los ejes x y r ¿son ejes principales? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-91 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-91 Para el flujo axialmente simétrico de Poiseuille del problema 4-90, calcule las razones de deformación lineal en las direcciones x y r, y calcule la razón de deformación por esfuerzo cortante exr. El tensor de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-90 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-90 Considere el flujo axialmente simétrico de Poiseuille, flujo en un tubo redondo de diámetro R (diámetro D
2R), con un gradiente de presión forzada, dP/dx impulsando el flujo, como se ilustra en la figura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-90 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-90 Considere el flujo axialmente simétrico de Poiseuille, flujo en un tubo redondo de diámetro R (diámetro D
2R), con un gradiente de presión forzada, dP/dx impulsando el flujo, como se ilustra en la figura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-89 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-89 Considere el flujo bidimensional de Poiseuille del problema 4-82. El fluido entre las placas es agua a40°C. Suponga que la altura de la ranura es h
1.6 mm y el gradiente de presión, dP/dx…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-88 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-88 Compare los resultados de los problemas 4-86 y 4-87 y comente la razón de deformación lineal en la dirección x. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-87 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-87 Repita el problema 4-86, excepto que el tinte se introduce desde t
0 hasta t
10 s, y se deben trazar líneas de traza en t
12 s en vez de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-86 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-86 Considere el flujo bidimensional de Poiseuille del problema 4-82. El fluido entre las placas es agua a 40°C. Suponga que la altura de la ranura es h
1.6 mm y el gradiente de presión,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-85 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-85 Considere el flujo bidimensional de Poiseuille del problema 4-82. El fluido entre las placas es agua a 40°C. Suponga que la altura de la ranura es h
1.6 mm y el gradiente de presión,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-84 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-84 Combine sus resultados del problema 4-83 para formar el tensor bidimensional de razones de deformación eij en el plano xy, Los ejes x y y ¿son ejes principales?? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-83 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-83 Para el flujo bidimensional de Poiseuille del problema 4-82, calcule las razones de deformación lineal en las direcciones x y y, y calcule la razón de deformación por esfuerzo cortante exy. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-82 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-82 Considere el flujo de Poiseuille (flujo entre dos placas paralelas infinitas separadas por una distancia , con tanto la placa superior como la inferior en reposo y un gradiente de presión forzada, dP/dx impulsando el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-81 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-81 Simplifique la expresión siguiente tanto como sea posible:(Sugerencia: aplique el teorema unidimensional de Leibnitz.) Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-80 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-80 Considere la forma general del teorema del transporte de Reynolds (RTT), dada en el problema 4-78. Sea Bsist el momento angular H →
r →  mV→ de un sistema de partículas de fluido,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-79 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-79 Considere la forma general del teorema del transporte de Reynolds (RTT), dada por el problema 4-78. Sea Bsist el momento lineal mV→ de un sistema de partículas de fluido. Se sabe que, para un sistema,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-78 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-78 Considere la forma general del teorema del transporte de Reynolds (RTT) dada por:donde V → r es la velocidad del fluido con relación a la superficie de control. Sea Bsist la masa m de un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-77C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-77C Verdadero o falso: para cada proposición, elija si es verdadera o falsa y explique su respuesta con brevedad. a) El teorema del transporte de Reynolds es útil para transformar las ecuaciones de sus formas en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-76 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-76 Combine sus resultados del problema 4-75 para formar el tensor bidimensional de razones de deformación, eij, ¿Los ejes x y y son ejes principales? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-75 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-75 Para el flujo de Couette de la figura P4-74, calcule las razones de deformación lineal en las direcciones x y y, y calcule la razón de deformación por esfuerzo cortante exy. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-74 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-74 Considere el flujo de Couette (flujo entre dos placas paralelas infinitas separadas por una distancia h, con la placa superior en movimiento y la inferior en reposo, como se ilustra en la figura P4-74), totalmente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-73 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-73 Considere el siguiente campo tridimensional y estacionario de velocidad: Calcule el vector vorticidad como función del espacio (x, y, z). Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-72 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-72 Considere un campo bidimensional y compresible de flujo en el cual una partícula de fluido inicialmente cuadrada se mueve y se deforma. La dimensión de la partícula de fluido es a en el instante t…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-71 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-71 Considere un campo bidimensional e incompresible de flujo en el cual se mueve una partícula de fluido inicialmente cuadrada. La dimensión de la partícula de fluido es a en el instante t y está alineada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-70 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-70 Explique la relación entre la vorticidad y la rotacionalidad. Solución: Solución 1: Canal La vorticidad es una medida de la rotacionalidad de las partículas de fluido. Si una partícula gira, su vorticidad es cero. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-69 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-69 Un tanque cilíndrico de radio rborde
0.35 m gira alrededor de su eje vertical (Fig. P4-67). El tanque está parcialmente lleno con aceite. La magnitud de la velocidad del borde es de 2.6 m/s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-68 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-68 Un tanque cilíndrico de agua gira alrededor de su eje vertical (Fig. P4-67). Se usa un sistema PIV para medir el campo de vorticidad del flujo. El valor medido de la vorticidad en la dirección…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-67 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-67 Un tanque cilíndrico de agua gira en una rotación de cuerpo sólido, en contrasentido al movimiento de las manecillas del reloj alrededor de su eje vertical (Fig. P4-67), con una velocidad angular n .
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-66 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-66 Considere un campo incompresible, bidimensional y estacionario de flujo en el plano xy. La razón de deformación lineal en la dirección x es 2.5 s1. Calcule la razón de deformación lineal en la dirección y.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-65 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-65  Un elemento bidimensional de fluido, de dimensiones dx y dy se traslada y se distorsiona como se muestra en la figura P4-63, durante el periodo infinitesimal dt
t2 t1. Las componentes de la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-64 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-64 Un elemento bidimensional de fluido, de dimensiones dx y dy se traslada y se distorsiona como se muestra en la figura P4-63, durante el periodo infinitesimal dt
t2 t1. Las componentes de la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-63 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-63 Un elemento bidimensional de fluido, de dimensiones dx y dy se traslada y se distorsiona como se muestra en la figura P4-63, durante el periodo infinitesimal dt
t2 t1. Las componentes de la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-62 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-62 Con base en los resultados del problema 4-61: a) ¿Este flujo es rotacional o irrotacional? b) Calcule la componente z de la vorticidad para este campo de flujo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-61 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-61 Considere el campo bidimensional, incompresible y estacionario de flujo del problema 4-58. Use los resultados del problema 4-58a, realice lo siguiente: a) A partir de la definición fundamental de la razón de rotación (la razón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-60 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-60 Considere el campo bidimensional, incompresible y estacionario de flujo del problema 4-58. Use los resultados del problema 4-58a, y realice lo siguiente: a) A partir de la definición fundamental de la razón de deformación por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-59 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-59 Aplique dos métodos para verificar que el flujo del problema 4-58 es incompresible: a) calcule el volumen de la partícula de fluido en los dos instantes y b) calcule la razón de deformación volumétrica. Nótese…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-58 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-58 Considere el flujo de deslizamiento bidimensional, incompresible y estacionario para el cual el campo de velocidad es: donde a y b are son constantes. En la figura P4-58 se tiene un esquema de una pequeña…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-57 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-57 Para el campo de velocidad del problema 4-52, calcule el vector de vorticidad. ¿En cuál dirección apunta el vector de vorticidad? Respuesta: (a2 b1)k Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-56 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-56 Combine sus resultados de los problemas 4-54 y 4-55 para formar el tensor bidimensional de razones de deformación eij en el plano xy, ¿En qué condiciones los ejes x y y serían los ejes principales?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-55 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-55 Para el campo de velocidad del problema 4-52, calcule la razón de deformación por esfuerzo cortante en el plano xy. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-54 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-54 Para el campo de velocidad del problema 4-52, calcule las razones de deformación lineal en las direcciones x y y. Respuesta: a1, b2 Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…