Física
Guía de: Tensión superficial,
capilaridad, número de Reynolds, viscosidad
1)¿ Cuál es la presión
manométrica en el interior de una burbuja de jabón de 2cm de radio formada por
una disolución cuya tensión superficial
es 0,06 N/m? Rta: 12N/m2
2- a) La pata de un insecto
parado en el agua forma una depresión de radio 2 mm y un ángulo de 40°. ¿Cuánto
peso soporta esta depresión? b- ¿ Cuál es la masa del insecto, suponiendo que
está siendo sostenido por igual sobre las seis patas? γ = 0,0727 N/m. Rta:
7 x 10-4 N; 0,43 g
3-a) ¿ A qué altura h ascenderá
el etanol en un capilar de 0,5 mm de radio si el ángulo de contacto es cero? B)
En un experimento con un capilar de un cierto material, se obtiene que el
alcohol asciende hasta una altura de 1,09 cm. ¿ Cuál es el ángulo de contacto
entre el alcohol y el material del capilar? δ=791 kg/m3; γ=0,0454N/m.
Rta: 1,17 cm ; 21°28’ 41’’
4- Por un tubo cilíndrico de 50
cm de longitud y 2 mm de diámetro interior circula agua, si la diferencia de
presión a lo largo del tubo es de 10 cm de Hg y la viscosidad del agua es 1 cP,
calcúlese la cantidad de agua que fluye por un tubo en 1 min. Rta: 627 cm3
5- Determinar el radio de una
tubería 3 m de longitud con una depresión de 5 bar entre sus extremos, para que
circule agua con la velocidad crítica, siendo el n° de Reynolds = 2000. ɳ del
agua = 1 cP. Rta: 0,78 cm
6- Calcular la máxima velocidad
que adquiere una burbuja de aire de 1 mm de radio en el seno de
glicerina. δaire0,001293 g/cm3; δglicerina=1,26 g/cm3;
ɳ=8,3 P. Rta: - 0,33 cm/s
7- Un bloque de hielo de 1,2 m de
largo por 0,8 m de ancho es arrastrado sobre una superficie
horizontal lubricada por una capa de agua de 0,10 mm de espesor.
Determine la magnitud de la fuerza que se necesita para tirar del bloque con
una rapidez constante de 0,5 m/s. A 0°C, la viscosidad del agua es 1,79 x
10 -3 Ns/m2. Rta: 8,59 N
8- Un tubo horizontal recto de 1
cm de diámetro y 50 m de longitud transporta aceite con un coeficiente de
viscosidad de 0,12 Pa s. En la salida del tubo, el gasto es de 8,6 x 10-5 m3/s
y a la presión de 1 atm. Determine la presión manométrica a la salida del tubo.
9- La aorta de los seres humanos
tiene un diámetro de alrededor de 2 cm y, en determinados momentos, la rapidez
de la sangre que pasa por ella es de 55 cm/ s. ¿Es turbulento el flujo de
sangre? La densidad de la sangre es 1050 kg/m3 y su coeficiente
de viscosidad es de 2,7x 10-3 Pa.s. Rta: 4277,7
10- a) La savia, que en verano
consiste sobre todo en agua, sube en los árboles por un sistema de capilares de
radio r=2,5 x 10-5 m. El ángulo de contacto es 0°. La densidad
del agua es 1000 Kg/m3.¿Cuál es la máxima altura a que puede subir
la sabia en un árbol a 20°C? ; γ=7,28x 10-2 N/m. Rta:
0,594 m
b) Como los árboles alcanzan
varios metros de altura, el efecto capilar no puede explicar el suministro de
savia a la copa de un árbol. ¿ Cómo se explica el ascenso de la savia en ellos?
11- Por una tubería de 1,3 cm de
radio circula petróleo de densidad 0,85 g/cm3 y 11,4 cP de
coeficiente de viscosidad, a una velocidad de 1 m/s. Determine el régimen con
el que circula el petróleo. Rta: 1938,5
12- Por una tubería cilíndrica
horizontal, de 6 cm de radio y 25 m de longitud, pasa un líquido de densidad
1076 kg/m3 y un coeficiente de viscosidad de 180 cP. Si tiene
un caudal de 1 L/s. Calcular:a)N° de Reynolds, b)pérdida de presión en tal
longitud, c) potencia que consumiría una bomba si hiciese circular ese caudal.
Rta: 63,4; 886,6 Pa; 0,88 W
13- La arteria pulmonar conectada
al corazón con los pulmones tiene un radio interno de 2,6 mm y 8,4 cm de
longitud. Si la caída de presión entre el corazón y los pulmones es de 400 Pa,
¿cuál es la rapidez media de la sangre en la arteria pulmonar? ɳ=2,08 x 10-3Pa
s Rta: 1,9 m/s
14- la velocidad media de la
sangre en la aorta, r=1,19cm, durante la parte estacionaria del latido del
corazón es de unos 35 cm/s. ¿ El flujo es laminar o turbulento? ɳ=2,08 x
10-3Pa/s ; δsangre= 1,050x 103 kg/m3
15- Calcule l velocidad de caída
de una gota de lluvia de 10-3 cm de radio, la ɳ aire=1 x10-3 Pa
s, la densidad del agua es 1x 103 kg/m3, la densidad
del aire es 1 kg/m3. Rta: 2,18 m/s
16- La caída de presión a lo
largo de una arteria horizontal es 100 Pa. El radio de la arteria es 0,010 m y
el flujo es laminar. A)¿Cuál es la fuerza neta sobre la sangre en este
fragmento de arteria? Si la velocidad media de la sangre es de 1,5 x 10-2 m/s,
b)¿Cuál es la potencia necesaria para mantener el flujo? Rta: 3,14 x 10-2 N;
4,71 x 10-4W
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