Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Gral. Pacheco

Cátedra de Mecánica de Fluidos

4º 1ª Ingeniería Mecánica Año: 2009

Profesor: Ing. Eduardo La Valle JTP: Ing. Horacio Burbridge Ayudante: Ing. Pablo Pizza

Ley de Viscosidad de Newton

Grupo N°:

Integrantes:

Responsable del TP:

Fecha de emisión: / / 2009 Fecha de entrega: / / 2009 Fecha de aprobación: / / Firma:

UTN Facultad Regional Gral. Pacheco Año: 2009 Cátedra de Mecánica de Fluidos Curso: 4°1° Mecánica

1.1. El agua corre a través de una tubería. El perfil de velocidad en una sección es como se muestra en la figura y matemáticamente está dado por:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= 2

2

4.4rDV

μβ

donde β = una constante

r = distancia radial desde la línea central V = velocidad en cualquier posición r

a-¿Cuál es el esfuerzo cortante sobre la pared de la tubería causado por el agua? b-¿Cuál es el esfuerzo cortante en una posición r=D/4? c-Si en el perfil anterior persiste una distancia L a lo largo de la tubería, ¿qué arrastre se induce sobre la tubería por acción del agua en la dirección del flujo a lo largo de esta distancia?

1.2. Una placa grande se mueve con una velocidad Vo por encima de una placa estacionaria sobre una capa de aceite. Si el perfil de velocidades es parabólico y el aceite en contacto con las placas tiene la misma velocidad que éstas, ¿cuál es el esfuerzo cortante causado por el aceite sobre la placa en movimiento? Si se supone un perfil lineal, entonces ¿cuál es el esfuerzo cortante sobre la placa superior?

1.3. Un bloque de 1 kN de peso y 200 mm de lado desliza hacia abajo en un plano inclinado sobre una película de aceite con un espesor de 0.0050mm. Si se utiliza un perfil lineal de velocidades en el aceite, ¿cuál es la velocidad terminal del bloque? La viscosidad del aceite es 7 x 10-2 P (Poise).

1.4. Un cilindro de 20 Ib de peso se desliza dentro de un tubo lubricado. La holgura o espesor entre el cilindro y el tubo es 0.001 pulg. Si se observa que el cilindro se desacelera a una tasa de 2 pies/s2 cuando la velocidad es 20 pies/s, ¿cuál es la viscosidad del aceite? El diámetro del cilindro D es 6.00 pulg y la longitud L es 5.00 pulg.

1.5. Un émbolo se mueve a lo largo de un cilindro con una velocidad de 20 pies/s. La película de aceite que separa el émbolo del cilindro tiene una viscosidad de 0.020 lb·s/pie2. ¿Cuál es la fuerza que se requiere para mantener este movimiento‘?

Trabajo Práctico Nº 1: Ley de Viscosidad de Newton 1

UTN Facultad Regional Gral. Pacheco Año: 2009 Cátedra de Mecánica de Fluidos Curso: 4°1° Mecánica

1.6. Un eje vertical rota dentro de un rodamiento. Se supone que el eje es concéntrico con el cojinete del rodamiento. Una película de aceite de espesor e y viscosidad µ separa el eje del cojinete. Si el eje rota con una velocidad de ω radianes por segundo y tiene un diámetro D.¿cuál es el torque fricciona1 que debe superarse a esta velocidad? No tenga en cuenta los efectos centrífugos en los extremos del rodamiento pero suponga un perfil de velocidades lineal. ¿Cuál es la potencia disipada?

1.7. En algunos aparatos de medición eléctrica, el movimiento del mecanismo indicador se atenúa por medio de un disco circular que gira (con el indicador) dentro de un tanque de aceite. De esta forma, las rotaciones extrañas se atenúan. ¿Cuál es el torque de atenuación para ω = 0.2 rad/s y radio = 75mm si el aceite tiene una viscosidad de 8 x 10-3 N s/m2? Ignore los efectos en el borde exterior de la placa rotante.

Trabajo Práctico Nº 1: Ley de Viscosidad de Newton 2

1.8. Un cazador africano dispara una cerbatana con un dardo envenenado. El cazador mantiene una presión manométrica constante de 5 kPa por detrás del dardo que pesa 1/2 N y tiene un área periférica directamente adyacente a la superficie interna de la cerbatana de 1,500 mm2. La holgura promedio del dardo con respecto a la superficie interna de la cerbatana es 0.01 mm cuando se dispara directamente hacia arriba (a un pájaro en un árbol). ¿Cuál es la velocidad del dardo al salir de la cerbatana cuando se dispara directamente hacia arriba? La superficie interna de ésta se encuentra seca; el aire y el vapor de la respiración del cazador actúan como fluido lubricante entre el dardo y la cerbatana. Esta mezcla tiene una viscosidad de 3 x 10-5 N·s/m2. Ayuda: exprese dV/dt como V(dV/dx) en la ley de Newton.