Capítulo 04. Cinemática de fluidos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-53 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-53 Para el campo de velocidad del problema 4-52, ¿qué relación debe existir entre los coeficientes para garantizar que el campo de flujo es incompresible? Respuesta: a1 b2
0 Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-52 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-52 Una ecuación general para un campo bidimensional y estacionario de velocidad que es lineal en las dos direcciones espaciales (x y y) es: donde U y V son los coeficientes constantes. Se supone que sus…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-51 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-51 Se modela el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Use la ecuación de la razón de deformación volumétrica para verificar que este campo de flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-50E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-50E Con base en los resultados del problema 4-49I, verifique que el campo de flujo en el ducto convergente de verdad es incompresible. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-49E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-49E Modele el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Para el caso en el que U0
5.0 ft/s y b
4.6 s1, considere una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-48 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-48 Use los resultados del problema 4-47 y la definición fundamental de la razón de deformación lineal (la razón de incremento de la longitud por unidad de longitud), desarrolle una expresión para esa razón en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-47 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-47 Se modela el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. A medida que el segmento rectilíneo vertical AB se desplaza corriente abajo, se contrae de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-46 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-46 Se modela el flujo en un ducto convergente por el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Una partícula de fluido (A) está ubicada en x
xA y y
yA en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-45 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-45 Con los resultados del problema 4-44 y la definición fundamental de la razón de deformación lineal (la razón de incremento de la longitud por unidad de longitud), desarrolle una expresión para esa razón en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-44 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-44 Se modela el flujo en un ducto convergente por el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Puesto que el flujo es simétrico respecto del eje x, el segmento rectilíneo AB a lo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-43 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-43 Se modela el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Una partícula de fluido (A) está ubicada sobre el eje x en x
xA en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-42 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-42 Se modela el flujo en un ducto convergente (Fig. P4-15) mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. ¿Éste es un campo rotacional o irrotacional? Muestre el procedimiento. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-41C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-41C Nombre y describa con brevedad los cuatro tipos fundamentales de movimiento o deformación de las partículas de fluido. Solución: Solución 1: Canal Traslación: Las partículas de fluido se mueven de un lugar a otro. Rotación:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-40 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-40 0 El campo de velocidad para una fuente lineal en el plano ru (Fig. P4-40) se da por: ur
m 2pr uu
0 donde m es la intensidad de la fuente lineal. Para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-39 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-39 El campo de velocidad para un vórtice líneal en el plano ru (Fig. P4-39) se da por:donde K es la intensidad del vórtice lineal. Para el caso con K
1.0 m2/s, trace una gráfica…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-38 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-38 El campo de velocidad para la rotación de cuerpo sólido en el plano ru (Fig. P4-38) se da por: donde v es la magnitud de la velocidad angular (v → apunta en la dirección z).…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-37 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-37 Considere el campo de velocidad bidimensional, incompresible y estacionario del problema 4-36. a) Calcule la aceleración material en el punto (x
2 m, y
3 m). Respuestas: ax
11.5 m/s2, ay
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-36 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-36 Se da un campo de velocidad bidimensional, incompresible y estacionario por donde las coordenadas x y y están en m y la magnitud de la velocidad está en m/s. a) Determine si existen puntos de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-35 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-35 Considere el campo de velocidad bidimensional, incompresible y estacionario del problema 4-33. Genere una gráfica vectorial del campo de aceleración en el cuadrante superior derecho, desde x
0 hasta 5 y y
0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-34 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-34 Considere el campo de velocidad bidimensional, incompresible y estacionario del problema 4-33. Genere una gráfica de los vectores de velocidad en el cuadrante superior derecho, desde x
0 hasta 5 y y
0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-33 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-33 Considere el siguiente campo de velocidad bidimensional, incompresible y estacionario: Genere una expresión analítica para las líneas de corriente del flujo y trace varias de estas líneas en el cuadrante superior derecho, desde x
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-32C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-32C Considere una rebanada de sección transversal que atraviesa un arreglo de tubos de un intercambiador de calor (Fig. P4-32C). Para la información deseada, elija cuál clase de Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-31C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-31C ¿Cuál es la definición de línea fluida? ¿Cómo se pueden producir líneas fluidas en un canal de agua? Nombre una aplicación en donde las líneas fluidas sean más útiles que las de traza. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-30C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-30C Considere la visualización del flujo sobre una esfera de la figura P4-30C. ¿Se están viendo líneas de corriente, de traza, de trayectoria o línea fluida? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-29C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-29C Considere la visualización del flujo de un vórtice terrestre de la figura P4-29C. ¿Se están viendo líneas de corriente, de traza, de trayectoria o línea fluida? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-28C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-28C Considere la visualización del flujo sobre un ala de un planeador delta de 15° de la figura P4-28C. ¿Se están viendo líneas de corriente, de traza, de trayectoria o la línea fluida? Explíquelo. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-27C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-27C ¿Cuál es la definición de línea de traza? ¿En qué difieren las líneas de traza de las de corriente? Solución: Solución 1: Canal Una línea de traza se define como el lugar geométrico de las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-26C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-26C ¿Cuál es la definición de línea de trayectoria? ¿Qué indican las líneas de trayectoria? Solución: Solución 1: Canal En el estudio de los fluidos, las líneas de trayectoria son líneas imaginarias que se utilizan para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-25C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-25C Considere la visualización del flujo sobre un cono de 12° de la figura P4-25C. ¿Se están viendo líneas de corriente, de traza, de trayectoria o línea fluida? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-24E MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-24E Se modela el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Para el caso en el que U0
5.0 ft/s y b
4.6 s1, trace…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-23 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-23 Se modela el flujo en un ducto convergente (Fig. P4-15) mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. Genere una expresión analítica para las líneas de corriente del flujo. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-22C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-22C ¿Cuál es la definición de línea de corriente? ¿Qué indican las líneas de corriente? Solución: Solución 1: Canal En fluidos, una línea de corriente es una línea trazada en un plano o en el espacio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-21 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-21 Para el campo de velocidad del problema 4-20, calcule la aceleración del fluido a lo largo de la línea central del difusor como función de x y los parámetros dados. Para L
2.0 m,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-20 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-20 Considere el flujo estacionario en el difusor de un túnel de viento (Fig. P4-20). A lo largo de la línea central del difusor, la magnitud de la velocidad del aire disminuye de uentrada hasta usalida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-19 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-19 Para el campo de velocidad del problema 4-2, calcule la aceleración del fluido a lo largo de la línea central de la boquilla como función de x y los parámetros dados. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-18 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-18 Se da un campo bidimensional, incompresible y estacionario de velocidad por las siguientes componentes en el plano xy: u
0.20 1.3x 0.85y v
0.50 0.95x 1.3yCalcule el campo de aceleración (encuentre expresiones para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-17 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-17 Se da un campo bidimensional, incompresible y estacionario de velocidad por las siguientes componentes en el plano xy:Calcule el campo de aceleración (encuentre expresiones para las componentes ax y ay), de la aceleración, y calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-16 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-16 Se modela el flujo en un ducto convergente mediante el campo bidimensional y estacionario de velocidad del problema 4-15. El campo de presión se da por:donde P0 es la presión en x
0. Genere…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-15 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-15 Considere el flujo bidimensional, incompresible y estacionario por un ducto convergente (Fig. P4-15). Un sencillo campo aproximado de velocidad para este flujo es:donde U0 es la velocidad horizontal en x
0. Note que en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-14C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-14C Haga una lista de al menos otros tres nombres para la derivada material y escriba una breve explicación acerca de por qué cada nombre es apropiado Solución: Solución 1: Canal Derivada total: Esta derivada se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-13C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-13C Defina un campo estacionario de flujo en el marco de referencia euleriano. En un flujo estacionario de este tipo, ¿es posible para una partícula de fluido experimentar una aceleración diferente de cero? Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-12C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-12C El método euleriano del análisis del flujo de fluidos ¿es más semejante al estudio de un sistema o al de un volumen de control? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal El método euleriano del análisis del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-11C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-11C A menudo se puede ver una sonda estática de Pitot que sobresale por la parte inferior de un avión (Fig. P4-11C). Conforme el avión vuela, la sonda mide la velocidad relativa del viento. ¿Ésta es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-10C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-10C Unos meteorólogos lanzan un globo meteorológico hacia la atmósfera. Cuando el globo alcanza una altitud en donde es neutralmente flotante, transmite información acerca de las condiciones del tiempo hacia las estaciones de monitoreo en tierra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-9C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-9C Una diminuta sonda electrónica de presión, neutralmente flotante, se libera dentro del tubo de admisión de una bomba de agua y transmite 2 000 lecturas de presión por segundo conforme pasa por dicha bomba. ¿Ésta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-8C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-8C Se coloca una sonda estacionaria en el flujo de un fluido y se mide la presión y la temperatura como funciones del tiempo en un lugar del flujo (Fig. P4-8C). ¿Ésta es una medición lagrangiana…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-7C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-7C ¿Cuál es la descripción euleriana del movimiento de fluidos? ¿En qué difiere de la descripción lagrangiana? Solución: Solución 1: Canal La descripción euleriana del movimiento de fluidos es una forma de describir el movimiento de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-6C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-6C El método lagrangiano del análisis del flujo de fluidos ¿es más semejante al estudio de un sistema o al de un volumen de control? Explíquelo. Solución: Solución 1: Canal El método lagrangiano del análisis del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-5C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-5C ¿Cuál es la descripción lagrangiana del movimiento de fluidos? Solución: Solución 1: Canal La descripción lagrangiana del movimiento de fluidos es una forma de describir el movimiento de un fluido utilizando la mecánica lagrangiana. En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-4 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 4-4 Considere el siguiente campo bidimensional estacionario de velocidad: ¿Existe un punto de estancamiento en este campo de flujo? Si es así, ¿dónde está? Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…