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Hidro- y aerostática, hidro- y aerodinámica

Indice de ejercicios

Ejercicio 284:

En la pared de un recipiente con agua se perforan dos orificios, uno encima del otro, la distancia entre los orificios es de H=50 cm. En el recipiente cada segundo se vierte Q= 140 cm3 del agua. Encontrar el punto de intersección de los chorros de agua que salen de los orificios.

Ejercicio 285:

Sobre la superficie lisa de una mesa se halla un recipiente amplio con agua.  El nivel del agua en el recipiente es el peso de del recipiente con el agua es .  En la pared lateral del recipiente, junto al fondo, hay un orificio de bordes redondeados de área  cerrado por un tapón.  ¿Para que valor del coeficiente de rozamiento entre el fondo y la superficie de la mesa, el recipiente empezara a moverse al sacar el tapón?

 

Ejercicio 286:

Al salir el chorro de líquido de un recipiente a través de un orificio de área , la fuerza que actúa sobre la pared con el orificio es  menor que la que actúa sobre la pared opuesta (véase el problema 285).  Si en el orificio se coloca un tubo, como muestra la fig. 119, entonces la diferencia de las fuerzas que actúan sobre las paredes opuestas se hace aproximadamente igual a  , puesto que, debido al tubo, junto a la pared el liquido no se mueve.

Por otra parte, la variación de la cantidad de movimiento del líquido por unidad del tiempo durante la salida del recipiente siempre es igual a  donde  es el área de la sección transversal del chorro. ¿Cómo relacionar entre sí estos hechos?

 

Ejercicio 287:

Un chorro de agua que sale por un tubo de diámetro  con velocidad  choca contra una pared vertical. Determinar la fuerza que actúa sobre la pared, considerando que el tubo esta dirigido perpendicularmente a la pared y el agua no se salpica.

 

Ejercicio 288:

En un tubo, doblado en ángulo recto, de sección transversal  pasa el gas con velocidad  la densidad del gas es ¿Con que fuerza el gas actúa sobre el tubo? Prescindir de la compresión del gas y del rozamiento.

 

Ejercicio 289


Encontrar  la  fuerza  que  actúa  sobre  la  paleta  de una   rueda   (Fig.120), considerando   que  el   chorro después de chocar con la paleta, continúa el movimiento con la velocidad de la paleta. La altura de la presión del agua es , el radio de la rueda es , la velocidad angular de rotación de la rueda es y el área de la sección transversal del chorro es .

 

Ejercicio 290

Un buque sufrió una ruptura- seria en la obra viva (Fig. 121). ¿Para  cuál  lado  se  desplazará  el  buque como consecuencia de esta ruptura?

 

Ejercicio 291

De un recipiente amplio a través de un tubo estrecho comienza   a   salir   cierto   líquido   (Fig.122). ¿Cómo están distribuidas,  por la vertical,  la presión  y la velocidad del líquido en el recipiente y en el tubo?

 

Ejercicio 292

Un recipiente con agua, descrito en el problema ante­rior, se cuelga en una balanza de resorte. La parte inferior del tubo está cerrada con un tapón. ¿Cómo variará la indicación de la balanza en el primer ins­tante, cuando se saque el tapón y empiece a salir el líquido?

 

Ejercicio 293

En uno de los platillos de la balanza se encuentra un recipiente con agua (Fig.123). La balanza está en equilibrio. ¿Perderá el equilibrio la balanza si abrimos el grifo? (El agua que sale del recipiente cae en el mismo platillo en el que se encuentra éste.)

 

Ejercicio 294

En la (Fig. 124) está representado el ariete hidráulico (una construcción de auto elevación del agua). El principio de su funcionamiento se basa en el fenómeno del golpe de ariete, o sea, el crecimiento brusco de la presión en el líquido que corre por un tubo, al parar bruscamente; por ejemplo, al cerrar la válvula que deja pasar el agua del tubo. Un tubo de longitud y de diámetro fue colocado en un arroyo, cuya velocidad es . Supongamos que al principio la vál­vula  está abierta y la válvula  cerrada. El aumento brusco de la presión obliga abrirse a la válvula (en este caso la válvula se cierra) y el agua se dirige hacia arriba, en dirección al re­cipiente . La presión disminuye, la válvula  se cierra y la válvula se abre. El agua en el tubo empieza a moverse, y todo se repite en la misma consecuencia anteriormente descrita. Determinar la cantidad del agua elevada por el ariete durante 1 hora a una altura , sabiendo que cada válvu­la se abre 30 veces por minuto.

 

Ejercicio 295

Durante las tempestades, cuando la velocidad del viento alcanza un valor considerable, el viento arran­ca los tejados de las construcciones. Se observan dos tipos de caída de los techos: 1) si el techo está mejor sujeto en los puntos A y B que en el punto C (el remate), entonces la corriente de aire parece abrir el techo por la línea que pasa por el punto C (Fig.125, a); 2) si el techo está bien fijo en el punto C y menos fijo en los puntos A y B, entonces el flujo de aire primero eleva el techo hacia arriba y después lo lleva al lado (Fig.125, b). ¿Cómo  pueden explicarse estos fenómenos?

 

Ejercicio 296

¿Por qué una bola ligera de celuloide puesta en un chorro de aire o de agua que sale con gran velocidad por un tubo de orificio estrecho, planea libremente en este chorro (Fig. 126)?

 

Ejercicio 297

Un aparato de demostraciones representado en la Fig. 127, consta de dos discos A y B. En el centro del disco A hay un orificio unido por un tubo a un balón de aire comprimido. El disco B está colgado en tres barras pequeñas, a lo largo de las cuales él puede desplazarse libremente por la vertical. Si hacemos pasar un chorro de aire comprimido por el tubo, el disco inferior empezará a tocar el superior. Explicar el principio de este fenómeno.

 

Ejercicio 298

En el fondo de un recipiente amplio hay un tubo fino por el cual el agua que llena el recipiente puede salir de éste (Fig. 128). Entre el recipiente y el tubo se pone una red. Si una bola ligera se coloca en el fondo del recipiente en el momento, cuando el agua comienza a salir del recipiente, entonces la bola no subirá a la superficie. Si dejamos parar el agua, en­tonces la bola inmediatamente sube a la superficie.

¿Por qué? (Este experimento puede comprobarse fácilmente en una jofaina, utilizando una bola para tenis de mesa.)

 

Ejercicio 299

Una bomba consta de un cilindro, situado horizontalmente, con un pistón de área  y un orificio de salida de área  que se encuentra cerca del eje del cilindro.
Determinar la velocidad de la salida del chorro de
la bomba si, bajo la acción de la fuerza , el pistón se  desplaza con  una   velocidad  constante.   La den­sidad  del líquido es.

 

Ejercicio 300

En el problema 299 para , la velocidad  se vuelve   indefinidamente   mayor, incluso   para   una pequeña fuerza . Explicar por qué surge este resul­tado paradójico.

 

Ejercicio 301

Los relojes de agua (clepsidra) de la Grecia antigua representan un recipiente con un orificio pequeño (Fig. 129). El tiempo se marca por el nivel de agua en el recipiente. ¿Qué forma debe tener el recipiente para  que la escala del tiempo sea uniforme?

 

Ejercicio 302

Un vaso cilíndrico de líquido gira con una velocidad angular en torno de un eje vertical (Fig. 130). De­terminar  la  variación  de  la  presión  en  la  sección transversal del recipiente en función de la distancia hasta el eje de rotación. (Utilizar el método expuesto en  la  resolución  del  problema  211.)

 

Ejercicio 303

Encontrar la forma de la superficie de un líquido en un recipiente cilíndrico que gira con velocidad angular en torno del eje vertical (o sea, hallar la altura del nivel del líquido en función de la distancia hasta el eje de rotación).

 

Ejercicio 304

¿Por qué después de revolver el té con una cucharilla, los trocitos de las hojas de té se juntan en el medio del vaso?

 

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