182199134 hidromecanica deber 3 terminado
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS Departamento de Ciencias de la Tierra y Construcción
HIDROMECÁNICA
Daniela Alejandra Salcedo Coloma
FUERZAS DEBIDAS A LA PRESIÓN DE UN GAS
1. La figura muestra un tanque de vacío que en un extremo tiene una ventana de observación circular. Si la
presión en el tanque es de 0.12 psia cuando el barómetro indica 30.5 pulg de mercurio, calcule la fuerza
total sobre la ventana.
Datos:
Solución:
(
)
3. Un sistema de evacuación de gases de un cuarto crea un vacio parcial dentro de este de 1.20 pulg de
agua con respecto de la presión atmosférica de afuera del cuarto. Calcule la fuerza neta que se ejerce
sobre la puerta del cuarto, que mide 36 por 80 pulgadas situada en una pared del cuarto.
Datos:
Solución:
(
)
5. Una válvula de presión de alivio está diseñada de manera tal que la presión del gas en el tanque actué
sobre un pistón que tiene un diámetro de 30 mm. ¿Qué fuerza de resorte se debe aplicarse en la parte
externa del pistón para mantener la válvula cerrada bajo una presión de 3.50 MPa?
Datos:
Solución:
7. La puerta de salida de una nave espacial tripulada está diseñada de modo que la presión interna de la
cabina aplique una fuerza que ayude a mantener el sello. Si la presión interna es de 34.4 kPa (abs) y la
presión externa es un vacio perfecto, calcule la fuerza sobre una puerta cuadrada de 800 mm de lado.
Datos:
B=h=800 mm
Resolución:
FUERZAS SOBRE SUPERFICIES HORIZONTALES PLANAS BAJO LÍQUIDOS
9. El fondo de una tina de laboratorio tiene un hoyo en ella para permitir que salga el mercurio que
contiene. El hoyo esta sellado con un tapón de goma metido a presión y mantenido en su sitio mediante
fricción. ¿Qué fuerza tiende a empujar al tapón de 0.75 pulg de diámetro fuera del hoyo, si la
profundidad del mercurio es de 28,0 pulg?
Datos:
Resolución:
(
)
11. Calcule la fuerza total que se ejerce sobre el fondo del tanque cerrado de la figura, si la presión del aire es
de 52 kPa (gages).
Datos:
Resolución:
(
) (
)
13. Un portillo de observación de un pequeño submarino está localizado en una superficie horizontal
del vehículo. La forma del portillo se muestra en la figura. Calcule la fuerza total que actúa sobre el
portillo si la presión dentro del submarino es de 100 kPa(abs) y la nave opera a una profundidad de
175 m en el océano.
Datos:
Resolución:
(
)
FUERZAS SOBRE PAREDES RECTANGULARES
15. Una tina tiene un lado en pendiente, como se muestra en la figura. Calcule la fuerza resultante en este
lado si la tina contiene 15,5 pies de glicerina. Calcule, también la localidad del centro de presión y
muestre en un diagrama de fuerza resultante.
Datos:
⁄
Solución:
(
)
(
)
17. Si la pared de la figura tiene una longitud de 4m, calcule la fuerza total sobre la pared debida a la presión
del aceite. También determine la ubicación del centro de presión y muestre la fuerza resultante sobre la
pared.
Datos:
⁄
Solución:
(
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(
) (
)
FUERZAS SOBRE AREAS PLANAS SUMERGIDAS
Para cada uno de los casos que se muestran en las siguientes figuras, calcule la magnitud de la fuerza
resultante sobre el área indicada y la localización del centro de presión. Muestre la fuerza resultante sobre el
área y señale claramente su localización.
19. Remítase a la figura
Solución:
(
)
21. Remítase a la figura
Centro de Gravedad:
Solución:
(
)
23. Remítase a la figura
Calculo de dimensiones según la grafica:
Solución:
(
)
25. Remítase a la figura
Solución:
(
)
27. Remítase a la figura
Solución:
(
)
29. Remítase a la figura
Solución:
(
)
FUERZAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS
55. Repita el problema 4.47 solo que ahora hay una presión de aire de 7.50 kPa sobre el fluido.
Solución:
(
)
(
)
√
√
57. La figura muestra un cilindro solido que descansa en el fondo de un tanque que contiene un volumen
estático de agua. Calcule la fuerza ejercida por el cilindro sobre el fondo del tanque para los datos
siguientes:
D = 6.00 pulg
L = 10.00 pulg,
yc = 0.284 lb/pulg3 (acero)
yw = 62.4 lb/pie3 (agua)
h = 30 pulg.
Solución:
(
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(
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(
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59. Repita el problema 4.57, solo que ahora valore y c=30.00 lb/pie3 (madera).
Solución:
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(
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(
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61. Repita el problema 4.57 para una profundidad de 10.00 pulg.
Solución:
(
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(
) (
)
(
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