Problemas de Propiedades de los fluidos y Ley de Newton de Viscosidad

1.- Un eje de 8 cm de dimetro esta alojado en una carcasa de 8.02 cm de dimetro interior

y 30 cm de longitud, la holgura que se supone uniforme esta llena con aceite de

=0.005 2

y densidad relativa 0.9. Si el eje se mueve axialmente a 0.5

.Calcular la fuerza

de resistencia producida por el aceite. F =173 kg.

2.- Un eje de 8cm de dimetro esta alojado en una carcasa de 8.02 cm de dimetro interior

y 30 cm de longitud la holgura que se supone uniforme est llena con un aceite de

=0.005 2

y densidad relativa de 0.9. El eje se supone fijo en sentido axial, pero gira a

1800 r.p.m. Calcular el par resistente en N-m. T= 1021.53 N-m

3.- Un eje de acero (7850 kg/m3) de 3 cm de dimetro y 40 cm de longitud cae por su

propio peso dentro de un tubo vertical de 3.02 cm de dimetro interior, . La holgura que

se supone uniforme est llena de glicerina a 20C ( s = 1.262, = 662 x 10-6 2

).

Cul ser la velocidad terminal del eje de acero?

V = 0.0691

.

4.- En un viscosmetro de cada de bola, se permite que una bola de acero de 1.6 mm de

dimetro caiga libremente en aceite combustible pesado que tiene una gravedad especfica

de 0.94. El acero pesa 77

3. Si se observa que la bola cae 250 mm en 10.4 seg, calcular la

viscosidad del aceite. = 0.401

2

5.- Un cilindro de 0.122 m de radio gira concntrica mente dentro de otro radio fijo de 0.128

m de radio, ambos con 0.30 m de longitud. Determinar la viscosidad del liquido que llena el

espacio entre ambos cilindros si se necesita un par motor de 0.09 kg m para mantener una

velocidad angular de 60 r.p.m. en el cilindro mvil en cent poises. = 245 cp.

6.- Una placa que dista de 0.5 mm de otra placa fija se mueva a una velocidad de 30

requirindose para mantener esta velocidad una fuerza por unidad de rea de 0.2

2

Determinar la viscosidad del fluido que ocupa el espacio entre las dos placas, en:

2, poises y centipoises. = 3.33 x 10-4

2 , 0.032 poises, 3.2 cp

7.- Un eje de 8cm. de dimetro desliza a 12

en un cojinete de 20 cm de largo con una

holgura de 0.08 mm cuando se le aplica una fuerza de 10 kg. Determinar la viscosidad

del fluido entre el eje y el cojinete. =0.1326

2

8 cm

20 cm

0.08 mm

F = 10 kg V = 12 cm/seg

8.- Un cuerpo de 40 kg de peso resbala sobre un plano lubricado e inclinado 30 con la

horizontal, apoyndose en una de sus caras planas de 1.8 cm2 de rea. Para una

viscosidad de 1 poises y una velocidad del cuerpo de 1

. Determinar el espesor de

la pelcula lubricante. t = 9.18 x 10-8m

9.- Un cilindro de 1 in de dimetro y de 12 in de largo cae, debido a su propio peso, a una

velocidad uniforme de 0.58

dentro de un tubo de dimetro ligeramente mayor. Una

pelcula de aceite de recino, de espesor constante, entre el cilindro y el tubo. La

viscosidad es de 6x 10-3

2. Calcular el espesor t = 3.42x 10-4 pies

10.-Un cilindro de 20.3 cm de dimetro y 91.4 cm de longitud es concntrico con un tubo

de 20.95 de dimetro interno. Entre el cilindro y el tubo existe una pelcula de aceite

Que fuerza se requiere para mover el cilindro a lo largo del tubo a una velocidad

de 91.4

. La viscosidad cinemtica del aceite s de 0.000557

2

. Su gravedad

Especfica es 0.92. F = 8.55 kg.

11.-Cual es la densidad absoluta, el peso especifico y el volumen del mercurio si la

densidad relativa es de 13.6 en el sistema tcnico y absoluto en mks y cgs

= 13600

3 = 1387.75

4 , = 7.35 x 10

-5 3

12.-Si 6 m3 de un aceite pesan 5080 kg calcular su peso especfico, densidad y densidad re-

lativa. En el sistema metrico = 846.66 kg/m3 = 86.39,

4 s = 0.846

13.-Hallar la viscosidad de 510 segundos Saybolt en viscosidad cinemtica en 2

,

stokes y centistokes. = 1.119 stokes, 111.9 cs.1.119 1042

14.-Que valores tiene la cinemtica y viscosidad en el sistema tcnico de un aceite que

tiene una viscosidad de Saybolt de 155 seg y una densidad relativa de 0.932.

=0.332 stokes = 3.16x10-3

2

15.-Un cilindro de acero mide 30 cm de largo y 2.5 cm de dimetro cae debido a su propio

peso, a la velocidad uniforme de 15

por el interior de un tubo de dimetro lige-

ramente mayor entre el cilindro y el tubo hay una pelcula de aceite de espesor constan-

te. Determina la holgura entre el tubo y el cilindro; la viscosidad del aceite es de 2.8

2 y el peso especfico del acero 7850

3 . t = 8.56x10-3m

16.-Un fluido tiene una viscosidad de 4 centipoises y una densidad de 800

3.

Determinar la viscosidad cinemtica en el sistema tcnico de unidades y en stokes.

= 4.99x10-6 2

; = 4.99x10-2 stokes

17.-Un fluido tiene un peso especfico relativo de 0.83 y una viscosidad cinemtica de 3

stokes Cul es su viscosidad en poises ? = 2.49 poises

18.-Una flecha de 15cm de dimetro gira a 1800 rpm en un rodamiento estacionario de

0.30m de longitud y 15.05 cm de dimetro interior. El espacio interior entre flecha y

el rodamiento est ocupado por un aceite de viscosidad de 1.755 x 10-3

2.

Determinar la potencia requerida para vencer la resistencia viscosa en el rodamiento.

Nota: Potencia = Fuerza x velocidad. P= 198.2

19.-Un cierto liquido tiene viscosidad de 0.000488

2 y una viscosidad cinemtica

de 0.00000 348 2

Cul es su gravedad especifica? S= 1.374

20.-Una lata cilndrica de 150 mm de dimetro esta llena hasta una profundidad de 100 mm

con aceite combustible . El aceite tiene una masa de 1.56 kg. Calcule la densidad

en

3 ; peso especfico en

3 y gravedad especifica. = 882.77

3

= 8.665

3 , s = 0.882

21.-Un bloque cbico de 0.20 m de arista y 25 kg de peso se deja resbalar sobre un plano

Inclinado 20 con respecto a la horizontal sobre el cual existe una pelcula de aceite de

2.2 x10-4

2 y 0.025 mm de espesor. Determinar la velocidad a la que descende-

ra el bloque, considerando la hiptesis de distribucin lineal de velocidades.

v = 24.29

22.-Si la viscosidad cinemtica de un lquido es de 1000 centistokes Cul es la viscosidad

cinemtica en 2

? si la densidad relativa es 0.92 Cul es la viscosidad en Pa. s ?

= 0.92 Pa s, == 1 1032

23.- Un cilindro de 200 mm de dimetro y de 1 mt de longitud est concntrico con respecto

a un tubo de 206 mm. Entre el cilindro y el tubo existe una pelcula de aceite Qu fuerza se

requiere para mover el cilindro a lo largo del tubo a una velocidad constante de 1

. La

viscosidad cinemtica del aceite es de 5.6 x10 -4 2

; la densidad relativa 0.92 F = 11 kg

24.- En un punto en un flujo viscoso, el esfuerzo viscoso es de 35 kPa y la velocidad angular

de deformacin es de 6000

. Si la densidad relativa del lquido es de 0.93

Cul es su viscosidad cinemtica? = 6.26 x 10-3 2

25.-Un embolo de 4.99 pulg. De dimetro y 3 pulg de altura se mueve a lo largo de un cilindro

de 5 pulg, con una velocidad de 20

. La pelcula de aceite que separa el embolo del cilindro

tiene una viscosidad de 0.02

2 Cul es la fuerza que se requiere para mantener este

movimiento? F = 314.15 lb

26.-Calcular la viscosidad aproximada del aceite en Pa. Seg

= 0.6

27.-Un esfuerzo cortante de 4

2 causa una velocidad angular de deformacin de 1

. Cual es la viscosidad en centi poises? Si tiene una densidad relativa de 0.93. Cual el la

viscosidad cinemtica en centistokes

= 400 cent poises; =430 centistoke 28.-Se desea cubrir con barniz un alambre para devanado con propsito de aislamiento; se

piensa hacerlo a travs de un dado circular de 0.9 mm de dimetro. El dimetro del alambre

es 0.8 mm y se coloca centrado en el dado. El barniz (= 20 centi poises) lleva completamente su espacio entre el alambre y el dado a lo largo de 20 mm. El alambre se mueve

longitudinalmente con velocidad de 50

Determine la fuerza necesaria para moverlo en

Newton. F= 1 N

29.-Un eje con dimetro exterior de 18 mm gira a 20 revoluciones por segundo dentro de una

chumacera estacionaria de 60 mm de longitud. Una delgada pelcula de aceite de 0.2 mm de

espesor llena el anillo concntrico entre el eje y la chumacera. El momento de torsin

necesario para hacer girar el eje es 0.0036 N m. Estime la viscosidad del aceite que llena el

claro en Pa. Seg. = 0.02 .

30.-Una placa situada a 0.5 mm de una placa fija se mueve a 0.25

y se requiere una fuerza

por unidad de rea de 2

2 para mantener esta velocidad. Determnese la viscosidad fluida

de la sustancia entre las 2 placas en

2, poises, centipoises Pa. Seg.

= 0.004 . , 4.08 104

2 , 4 centipoises

31.- Convierta una medicin de viscosidad cinemtica de 5.6 centistokes a 2

y a

2

.

= 5.6 1062

,6.02 105

2

32.-Dos placas estn separadas 6.35 mm., la placa inferior esta fija y la superior se mueve

con una velocidad de 3.05

. Aceite SAE-10W-30 a 100 F de 6.5 x 10-2

2 llena el

espacio entre las placas. Cul es el esfuerzo cortante entre las placas?

= 31.22

2

33.- Una pelcula uniforme de aceite con viscosidad de 1.4 poises y de 0.025 mm de espesor

separa dos discos montados coaxialmente de 0.20 m de dimetro. Ignorando el efecto de las

orillas calcular el par motor necesario para que un disco gire a 400 rpm respecto al otro.

T= 3.75

34.-Un fluido tiene una viscosidad de 6 centipoises y una densidad de 50

3 .

Determnese su viscosidad cinemtica en2

, Stokes.

= 8.059 1052

== 7.488 102

35.- Un fluido tiene una densidad relativa de 0.83 y una viscosidad cinemtica de 4 stokes

Cul es su viscosidad en unidades de

2 ,

2

= 0.332

2, 6.93 103

2

36.- Un cuerpo con peso de 120 lb con rea superficial plana de 2 2 se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado lubricado que forma un ngulo de 30 con la horizontal. Para

una viscosidad de 1 poise y velocidad del cuerpo de 3

, determnese el espesor de la

pelcula lubricante.

= 2.088 104 Pies 37.- Un disco horizontal de 6 pulgadas de dimetro gira una distancia de 0.08 pulgadas sobre

una superficie slida. Agua a 60 ( = 2.36 105

2) llena el hueco. Calcule el

momento torsional requerido para hacer girar el disco a 400 rpm.

= 91 105 Lb-pie 38.-Dos superficies planas de grandes dimensiones estn separadas 25 mm y el espacio entre

ellas est lleno con un lquido cuya viscosidad absoluta es de 0.10

2 . Suponiendo que el

gradiente de velocidades sea lineal qu fuerza se requiere para arrastrar una placa de muy

poco espesor y de 40 dm2 de rea a la velocidad constante de 32

si la placa dista 8 mm

de una de las superficies? F = 2.4 kg

39.- Se jala horizontalmente una placa plana de 40 cm 40 cm a 2

a travs de una capa

de aceite que tiene una viscosidad de 0.027 Pas. seg y un espesor de 3.6 mm de espesor, que

est entre dos placas una estacionaria y la otra movindose a una velocidad constante de 0.3

. Suponiendo que la velocidad en cada una de las capas de aceite vara en forma lineal

determine la fuerza que se necesita aplicar sobre la placa para mantener este movimiento. F

=12.5 N

40.- Una placa delgada se mueve entre dos superficies estacionarias planas horizontales

paralelas a una velocidad de 5

. Las dos superficies estacionarias estn espaciadas entre

si 4 cm y el medio entre ellas est lleno de aceite con viscosidad de 0.9 N s/m2. La parte de

la placa que est sumergida en aceite en cualquier tiempo dado tiene una longitud de 2m y

una anchura de 0.5 m. Si la placa se mueve en el plano medio entre las superficies. Determine

la fuerza necesaria para mantener este movimiento. Cul sera la respuesta si la placa

estuviera a1 cm de distancia de la superficie inferior 1 y a 3 cm de la superficie superior 2? F = 450 N, F = 600 N