TAREA No1Resolver y entregar el martes 24 de Julio (en grupos de 3 estudiantes), los siguientes ejercicios:3, 4, 9, 10, 17, 20,21Hora de entrega: 11:30 AM al inicio de claseFecha del primer parcial: mircoles 25 de julio

AL FRENTE DE CADA PROBLEMA SE ENCUENTRA LA GRAFICA CORRESPONDIENTENo 21.En la turbina de rueda Pelton un chorro de agua de caudal Q, es desviado por una serie de labes que hacen girar la turbina a) encuntrese la velocidad Vde los labes a la cual se produce la potencia mxima, b) dedzcase una expresin para la potencia mxima y c) dedzcase una expresin para el rendimiento mecnico.Universidad Surcolombiana Neiva-Huila-Colombia Facultad de IngenieraIng Anbal Rojas MNo 1. La paleta de la figura est fija al eje en O y desva una corrientede agua dulce tal como se indica. Elagua fluye a razn de 3 l/s y tiene una velocidad cuya magnitud v permanece constante e igual a 300 m/s Determinar las componentes x , e y de la fuerza ejercida sobre la paleta por el pivote en O y hallar el momento M que debe aplicarse a la paleta para que permanezca fija en la posicin sealadaNo 2. En el ensayo esttico de un conjunto motor a chorro y tobera de salida, el aire entra en el motor a razn de 27 kg/s y el combustible consumido es 0,5.5 kg/s. La seccin del chorro, presin esttica y velocidad axial del chorro paralas tres secciones indicadas son las que siguen:Sec. A Sec. B Sec. C Seccin, cm2 1940

2060

775Presin esttica, atm -0,138 1,38 0,138Velocidad axial, m/s 120 315 600Determinar la tensin T en el elemento diagonal del banco de prueba y calcular la fuerza Fejercida en B sobre la pestaa de la tobera por los pernos y empaquetadura para mantener la tobera fija al armazn del motor. Resp. T = 24500 N, F = 19400 NNo 3. Un chorro vertical de agua de densidad soporta una pelota de masa m. Si el chorro de agua que sale del surtidor tiene un dimetro d y una velocidad u, determinar la altura h sobre el surtidor a la que se soporta la pelota. Supngase que el chorro permanece intacto y que no hay prdida de energa en l.No 4 Cada uno de los dos transportadores de banda mostrados descaiga arena a unatasa de. La arena cae a una altura hy es desviada por una paleta estacionaria. Si la direccin de la velocidad de la arena es horizontal al abandonar la paltaa) determinar el modelo matemtico para hallar la fuerza P requerida para mantener la paleta.b) Hallar P si q= 6 lb/s y h = 6 piesNo 5La tolva indicada en la figura, descarga triturado con velocidad prcticamente nula sobre la cinta transportadora a una tasa constante q = dm/dt. Se aplica una fuerza P para mantener constante la rapidez v de la cinta. Deducir una expresin pan hallar la fuerza P en funcin de las variables indicadasNo 6 La tolva descarga triturado con velocidad despreciable sobre lacinta transportadora a una tasaconstante q = dm/dt (a) Calcular la magnitud de la fuerza P necesaria para mantener la cinta con velocidad constante, en funcin del ngulo . (b) Demostrar que la energa cintica ganada por el triturado en un intervalo de tiempo es igual a la mitad del trabajo realizado por la fuerza P en el

mismo intervalo. Explicar lo que pasa con la otra mitad del trabajo realizado por la fuerza P.No 7 Una cadena de masa m por unidad de longitud y longitud total (se encuentra apilada sobre el suelo. En el instante t = 0 se aplica una fuerza P para levantar la cadena en direccin vertical con velocidad constante v.Calcular; (b) la magnitud de lafuerza P necesaria, como funcin del tiempo t.No 8 Una cadena masa m por unidad de longitud y de longitud total l cae a travs de un pequeo orificio de una placa. Inicialmente, cuando y es muy pequeo la cadena est en reposo. En cadauno de los casos indicados calcular:a) la aceleracin del primer eslabnA en funcin de y, (b) la velocidad de la cadena cuando pasa el ltimo eslabn por el orificio. Suponer que en el caso 1 los distintos eslabones permanecen en reposo hasta que pasan por el orificio y en el caso 2

que en cada instante los eslabones tienen la misma velocidad. Despreciar el efecto del rozamientoNo 9 La tobera de la figura descarga agua a razn de 300 gal/mm. Si en A y en B el chorro de agua tiene una velocidad de magnitud 80 ft/s y se desprecia el peso de la paleta, determnense las componentes de las reacciones enC y D ( ft3 = 7.48 gal).No 10 La tobera de la figura descarga agua a razn de 0.95 m3Si en A y B el agua se mueve con una velocidad de magnitud 50 m/sy se desprecia el peso de la paleta, encuntrese el sistema de fuerza- par que se debe aplicar en C para que la paleta permanezca inmvil.No 11 El rociador mostrado en la figura, tiene cuatro brazos giratorios, cada uno de tos cuales consta de dos secciones de tubos horizontales rectas que forman un ngulo de 90 grados. Cada brazo expulsa un caudal de agua de 2.5 galones/min con una velocidad relativa alrociador de 38 pies/s. Sabiendo queel rozamiento entre las partes mviles y las estticas del rociador equivalen a un par de momento M =0.2 lb*pie, calcular la magnitud de lavelocidad de rotacin (constante)del rociador.

Un pi cbico es igual a 7.48 galones.No 12 Las paletas mviles del rotor y los ngulos que se indican se han tomado para que la velocidad del gas relativa a la paleta mvil formea la entrada el ngulo de 20 paraturbulencia mnima, correspondiente a una velocidad media de laspaletas de 320 m/s a un radio de 38 cm. Si el caudal de gas, rebasadas las paletas, es de 13,6 kg/s, determinar la potencia til terica P de la turbina. Deprciense los rozamientos mecnico y fluido con las correspondientes prdidas de energa trmica, y su pngase que todos los gases se desvan por las superficies de las paletas con una velocidad relativa a la paleta de mdulo constante.

Resp. P = 1500 CVNo 13 El viento de la hlice de un ventilador tiene un dimetro de 500 mm y una velocidad relativa al mismo de 12 m/s. Si la densidadespecfica del aire p = 1.21 kg/m3 ysi se desprecia la velocidad de entrada del aire, calcular la fuerza necesaria para conservar inmvil el ventilador.No 14 La hlice de un avin produce un empuje de 4000 n cuando el avin est detenido sobre la pista y la corriente de viento de sus hlices tiene 2 m dedimetro. Si la densidad del aire es p = 1.21 kg/m 3 calcular: (a) la velocidad delaire en la corriente de viento de las hlices, (b). el volumen de aire que pasa por la hlice cada segundo, (c) la energa cintica comunicada cada segundo por la corriente de viento de las hlices.No 15 Cada brazo del rociador mostrado descarga agua a la tasa de 12 litros por minuto con una velocidad de 14 m/s relativa al brazo. Despreciando el rozamiento, determinar (a) la velocidad a la cual rota el rociador, (b) el par M que debe aplicarse para mantener el rociador estticoNo 16 El orificio circular ilustrado (llamado boquilla Borda) de dimetro D se coloca a una profundidad fi por debajo de la superficie de un tanque. Si la rapidez de salida de la corriente es(2*g*h)0.5 . Se supone que la rapidezde entrada es cero, demostrar que el dimetro de la corriente esd = D/(2) 0.5 (Sugerencia.Considerar la seccin del agua la indicada en el dibujo y observar que P es igual a la presin a una

profundidad h multiplicada por el rea del orificio.)No 17 El rociador del jardn mostrado en la figura, tiene cuatro brazos rotatorios, cada uno de los cuales consta de dos secciones de tubo horizontales rectas que formanun ngulo de 90o. Cada brazoexpulsa un caudal de agua de 2.5 gal/min, con una velocidad relativa al rociar de 4 p/s Sabiendo que el rozamiento entre las partes mviles y las estticas del rociador equivale a un par de momento de 0.200Ib*pg, calcular la magnitud de laNo 18 Una boquilla montada sobre un camin de bomberos emite una corriente de agua a 80 pie/s con una razn de flujo msico de 3.4 slug/s Determine el momento respecto a A debido a la fuerza ejercida por la corriente de agua.No 19 Una corriente de agua con velocidad de 80 m/s y razn de flujo msico de 6 kg/s golpea el labe de una turbina que se mueve a una velocidad constante de 20 m/s(a) Qu fuerza ejerce el agua sobre el labe?(b) Cul es la magnitud de la velocidad del agua al abandonar el labe?

velocidad de rotacin constante del rociador (1 p3 = 7.48gal).No 20 El codo de tuberia de la fi gura tiene una seccin recta de rea A y est soportado en su plano porla tensin T aplicada a sus pestaaspor los tubos conectados adyacentes (no dibujados). Si la velocidad del liquido es v, su densidad p y su presin esttica p, determinar T y mostrar que no depende del ngulo de acodado.

Resp. T = A(p + pv2 )