Capítulo 11. Flujo sobre cuerpos: arrastre y sustentación

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-113 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-113 Numerosos conductores apagan su aire acondicionado y bajan las ventanillas de sus autos con la esperanza de ahorrar combustible. Pero, se afirma que este aparente “enfriamiento gratuito” en realidad aumenta el consumo de combustible del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-112 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-112 Los grandes aviones comerciales cruzan a considerables altitudes (aproximadamente hasta 40 000 ft) para ahorrar combustible. Explique cómo volar a grandes altitudes reduce el arrastre y ahorra combustible. Explique también por qué los aviones pequeños…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-111 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-111 Escriba un ensayo acerca de los flaps que se usan en los bordes de entrada y salida de las alas de las aeronaves comerciales. Explique cómo los flaps afectan los coeficientes de arrastre y sustentación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-110 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-110 Escriba un ensayo acerca de la historia de la reducción de los coeficientes de arrastre de los automóviles y obtenga los datos del coeficiente de arrastre para algunos modelos recientes de automóviles de los catálogos…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-109 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-109 Fluye aceite de motor a 40°C sobre una larga placa plana a una velocidad de 4 m/s. Determine la distancia xcr desde el borde de entrada de la placa, donde el flujo se vuelve…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-108 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-108 Una pequeña pelota de aluminio con D  2 mm y rs  2 700 kg/m3 se libera en un enorme contenedor lleno con aceite a 40°C (rf  876 kg/m3 y m  0.2177…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-107 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-107 Repita el problema 11-106 y considere la forma general de la Ley de Stokes expresada como FD  3pmDV  (9p/16)rsV2D2. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-106 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-106 Durante un experimento, tres pelotas de aluminio (rs  2 600 kg/m3) que tienen diámetros de 2, 4 y 10 mm, respectivamente, se liberan en un tanque lleno con glicerina a 22°C (rf  1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-105 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-105 La Ley de Stokes puede emplearse para determinar la viscosidad de un fluido cuando se libera dentro de él un objeto esférico y se mide su velocidad terminal en dicho fluido. Esto puede hacerse cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-104 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-104 Un tracto-remolque de 17 000 kg con área frontal de 9.2 m2, un coeficiente de arrastre de 0.96, un coeficiente de resistencia de rodamiento de 0.05 (cuando se multiplica el peso de un vehículo por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-103 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-103 Un paracaidista y su paracaídas de 8 m de diámetro pesan 950 N. Si considera que la densidad promedio del aire es de 1.2 kg/m3, determine la velocidad terminal del paracaidista. Respuesta: 4.9 m/s Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-102 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-102 Una pelota lisa de 8 cm de diámetro tiene una velocidad de 36 km/h durante un golpe común. Determine el porcentaje de aumento en el coeficiente de arrastre si a la pelota se le da…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-101I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-101I Un avión comercial tiene una masa total de 15 0 000 lbm y un área de planta de ala de 1 800 ft2. El avión tiene una velocidad de crucero de 550 mi/h y una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-100 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-100 Reconsidere el problema 11-99. Con el Software EES (o algún otro), investigue el efecto de la velocidad del bote sobre la fuerza de arrastre que actúa sobre la superficie inferior del bote y la potencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-99 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-99 Un bote de plástico cuya superficie inferior se puede aproximar como una superficie plana de 1.5 m de ancho y 2 m de largo, debe desplazarse por el agua a 15°C con velocidad de hasta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-98 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-98 Un anuncio publicitario rectangular de 2 m de alto y 4 m de ancho está unido a un bloque rectangular de concreto (densidad  2 300 k/m3) de 4 m de ancho y 0.15 de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-97 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-97 Un tanque esférico de 1 m de diámetro externo se ubica en el exterior a 1 atm y 25°C, y está expuesto a vientos a 35 km/h. Determine la fuerza de arrastre ejercida por el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-96I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-96I El compartimiento de pasajeros de una minivan que viaja a 60 mi/h en aire ambiente a 1 atm y 80°F puede modelarse como una caja rectangular de 3.2 ft de alto, 6 ft de ancho…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-95 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-95 Calcule el grosor de la capa límite en un flujo sobre una placa plana de 2.5 m de largo a intervalos de 25 cm y grafique la capa límite sobre la placa para el flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-94 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-94 Un motor de automóvil puede considerarse como un bloque rectangular de 0.4 m de alto, 0.60 m de ancho y 0.7 m de largo. El aire ambiente está a 1 atm y 15°C. Determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-93I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-93I Una pelota lisa de 2.4 in de diámetro y que rota a 500 rpm, se libera en una corriente de agua a 60°F que fluye a 4 ft/s. Determine las fuerzas de sustentación y arrastre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-92 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-92 Un avión tiene una masa de 50 000 kg, un área de ala de 300 m2, un coeficiente de sustentación máximo de 3.2 y un coeficiente de arrastre de crucero de 0.03 a una altitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-91 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-91 Considere un avión ligero que tiene un peso total de 15 000 N y un área de ala de 46 m2 y cuyas alas recuerdan la superficie de sustentación NACA 23012 sin flaps. Con los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-90 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-90 La superficie de sustentación NACA 64(1)-412 tiene una razón de sustentación al arrastre de 50 a un ángulo de ataque de 0°, como se muestra en la figura 11-43. ¿En qué ángulo de ataque aumentará…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-89 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-89 Un pequeño avión tiene una masa total de 1 800 kg y un área de ala de 42 m2. Determine coeficientes de sustentación y arrastre mientras vuela a una altitud de 4 000 m con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-88 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-88 Una pequeña aeronave tiene un área de ala de 30 m2, un coeficiente de sustentación de 0.45 en condiciones de despegue y una masa total de 2 800 kg. Determine a) su velocidad de despegue…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-87 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-87 Reconsidere el problema 11-86. Con el Software EES (o algún otro) investigue el efecto del número de pasajeros sobre la velocidad de despegue de la aeronave. Varíe el número de pasajeros de 0 a 500…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-86 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-86 Un avión jumbo jet tiene una masa aproximada de 400 000 kg cuando está totalmente cargado con más de 400 pasajeros y despega a una velocidad de 250 km/h. Determine la velocidad de despegue cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-85I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-85I Un avión consume combustible a una tasa de 5 gal/min cuando vuela a una altitud constante de 10 000 ft a velocidad constante. Si supone que el coeficiente de arrastre y la eficiencia del motor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-84 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-84 Considere un avión cuya velocidad de despegue es de 220 km/h y que tarda 15 s en despegar a nivel del mar. Para un aeropuerto a una elevación de 1 600 m (como Denver), determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-83 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-83 Considere que una aeronave despega a 190 km/h cuando está totalmente cargada. Si el peso de la aeronave aumenta 20 por ciento como resultado de la sobrecarga, determine la velocidad a la que despegará la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-82 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-82 Una pelota de tenis con 57 g de masa y 6.4 cm de diámetro se golpea con una velocidad inicial de 92 km/h y un giro hacia atrás de 4 200 rpm. Determine si caerá…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-81C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-81C Fluye aire y éste pasa a una pelota esférica. ¿La sustentación que se ejerce sobre la pelota es cero o distinta de cero? Conteste la misma pregunta si la pelota gira. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-80C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-80C ¿Qué es el arrastre inducido sobre las alas? ¿Puede el arrastre inducido minimizarse cuando se usan alas largas y estrechas, o alas cortas y anchas? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-79C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-79C ¿Cuál es el efecto de los vórtices de extremo de ala (la circulación del aire desde la parte inferior de las alas hacia la parte superior) sobre el arrastre y la sustentación? Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-78C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-78C ¿Cómo afectan los flaps a la sustentación y el arrastre de las alas? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-77C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-77C ¿Por qué los flaps se usan en los bordes de entrada y salida de las alas de los aviones grandes durante el despegue y el aterrizaje? ¿Puede una aeronave despegar o aterrizar sin ellos? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-76C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-76C Tanto la sustentación como el arrastre de una superficie de sustentación aumentan con un incremento en el ángulo de ataque. En general, ¿cuál aumenta a una razón mayor, la sustentación o el arrastre? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-75C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-75C ¿Qué es la pérdida de sustentación? ¿Qué provoca que una superficie de sustentación pierda sustentación? ¿Por qué a las aeronaves comerciales no se les permite volar en condiciones cercanas a la pérdida de sustentación? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-74C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-74C Fluye aire y éste pasa a una superficie de sustentación simétrica a un ángulo de ataque de 5°. a) La sustentación y b) el arrastre que actúan sobre la superficie de sustentación ¿serán cero o…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-73C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-73C Fluye aire y éste pasa a una superficie de sustentación no-simétrica a un ángulo de ataque cero. a) La sustentación y b) el arrastre que actúan sobre la superficie de sustentación ¿serán cero o distintas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-72C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-72C Fluye aire y éste pasa a una superficie de sustentación simétrica a un ángulo de ataque cero. a) La sustentación y b) el arrastre que actúan sobre la superficie de sustentación ¿serán cero o distintas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-71C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-71C ¿Por qué la contribución de los efectos viscosos a la sustentación usualmente son despreciables para las superficies de sustentación? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-70 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-70 Una de las demostraciones populares en los museos de ciencia incluye la suspensión de una pelota de ping pong mediante un chorro ascendente de aire. Los niños se sorprenden porque siempre regresa al centro cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-69 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-69 Un tronco cilíndrico de pino (densidad  513 kg/m3) de 2 m de largo y 0.2 m de diámetro, es suspendido en posición horizontal por una grúa. Está expuesto a vientos normales de 40 km/h…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-68 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-68 Partículas de polvo de 0.05 mm de diámetro y 1.8 g/cm3 de densidad están inestables durante vientos fuertes y se elevan a 350 m cuando la situación se calma. Estime cuánto tiempo transcurrirá para que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-67 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-67 Se observa que una partícula de polvo de 0.1 mm de diámetro, cuya densidad es de 2.1 g/cm3, está suspendida en el aire a 1 atm y 25°C en un punto fijo. Estime la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-66 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-66 Considere granizo de 0.8 cm de diámetro que cae libremente en aire atmosférico a 1 atm y 5°C. Determine su velocidad terminal. Considere que la densidad del granizo es de 910 kg/m3. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-65 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-65 Una línea de transmisión eléctrica de 6 mm de diámetro se expone al viento. Determine la fuerza de arrastre que se ejerce sobre una sección de 120 m de largo de cable durante un día…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-64I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 11-64I Una persona extiende sus brazos descubiertos hacia el aire que sopla en el exterior a 1 atm y 60°F y 20 mi/h con la finalidad de sentir de cerca la naturaleza. Si se trata el…