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148 FÍSICA GENERAL¿Cuál es el flujo Q de agua a través del medidor, si la lectura en el manómetro es de 22 cm? La densidad delmercurio es de 13.6 gcm 3 .De la lectura del manómetro (recuerde que 1 gcm 3 = 1 000 kgm 3 ) se obtieneP 1 P 2 gh (13 600 kgm 3 )(9.81 ms 2 )(0.22 m) 2.93 × 10 4 Nm 2Ya que Q y 1A 1 y 2A 2, se tiene y 1 QA 1y y 2 QA 2. Al utilizar la ecuación de Bernoulli, con h 1 h 20, se consigue2:93 10 4 N=m 2 þ 1ð1 2 000 1kg=m3 ÞA 2 11Q 2 0A 2 2dondeyAl sustituir se encuentra que Q 0.022 m 3 s.14.17 [III] Se utiliza un túnel de viento con un modelo de automóvil de 20 cm de altura para reproducir aproximadamentela situación en la que un automóvil de 550 cm de altura se mueve a 15 ms. ¿Cuál debe ser larapidez del viento en el túnel? ¿Es probable que el flujo sea turbulento?Se desea que el número de Reynolds N Rsea el mismo para ambos casos, así que las situaciones seránsimilares. Esto es, se quiere queN R ¼vD ¼vD airetúnel tunellEn virtud de que y son iguales para los dos casos, se tieney tD t y aD ade dondePara investigar la turbulencia se evalúa N Rutilizando los valores para el aire: 1.29 kgm 3 y 1.8 × 10 5Pa · s. Al sustituir se obtiene N R 5.9 × 10 6 , un valor mucho mayor que el requerido para flujo turbulento.Ciertamente el flujo será turbulento.PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS14.18 [I] A través de un tubo de 4.0 cm d.i. fluye aceite a una rapidez promedio de 2.5 ms. Encuentre el flujo en m 3 sy cm 3 s. Resp. 3.1 × 10 3 m 3 s 3.1 × 10 3 cm 3 s.14.19 [I] Calcule la rapidez promedio del agua que circula por un tubo cuyo d.i. es de 5.0 cm y que entrega 2.5 m 3 deagua por hora. Resp. 0.35 ms.14.20 [II] La rapidez de la glicerina que fluye en un tubo de 5.0 cm de d.i. es de 0.54 ms. Encuentre la rapidez del fluidoen un tubo de 3.0 cm de d.i. que se une a él. El fluido llena ambos tubos. Resp. 1.5 ms.14.21 [II] ¿Cuánto tiempo necesitarán 500 mL de agua para fluir a través de una tubería de 15 cm de largo y 3.0mm de d.i., si la diferencia de presión a lo largo del tubo es de 4.0 kPa? La viscosidad del agua es de0.80 cP. Resp. 7.5 s.14.22 [II] Cierto plástico fundido fluye hacia el exterior de un tubo de 8.0 cm de largo a una tasa de 13 cm 3 /min, cuandola diferencia de presión entre los dos extremos del tubo es de 18 cm de mercurio. Encuentre la viscosidadwww.FreeLibros.com