sábado, 20 de marzo de 2021

Biofísica UBA XXI Final Feb 21 134. Fluidos

134. Una tubería consta de una parte que se encuentra situada a 8 m de altura con respecto al nivel del piso y cuyo diámetro es de 50 mm. Por la misma circula un líquido ideal (densidad=1 g/cm³) con una velocidad de 4 m/s. Luego desciende hasta el nivel del piso para continuar por una tubería cuyo diámetro es el doble. Calcule la presión propia del líquido en el nivel inferior (en pascales) sabiendo que en la cañería superior la presión es de 180000 Pa.

 

 a. 133155 Pa

 b. 2,66 Pa

 c. 250409 Pa

d. 266395 Pa

 e. 5,06 Pa

 

 

Q = v1 S1 = v2 S2 (Ecuación de continuidad)

 

donde

Q = caudal

v1 = velocidad en la tubería superior = 4 m/s

S1 = sección de la tubería superior = π (d1/2)2

d1 = diámetro  de la tubería superior = 50 mm = 0,05 m

v2 = velocidad en la tubería inferior

S2 = sección de la tubería inferior = π (d2/2)2

D2 = diámetro  de la tubería inferior = 2 * d1 = 100 mm = 0,1 m

Reemplazando y despejando v2

v2 = v1 S1 / S2 = 4 m/s π (0,05 m/2)2  / (π (0,10/2)2) = 1 m/s

 

 

P + 1/ 2 δ v2 + δ g h = constante (Teorema de Bernoulli)

 

donde

P = presión

δ = densidad del líquido = 1 gr/cm3 = 1.000 kg/m3

v = velocidad

g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s2

h = altura

 

Tubería superior

 

P1 = presión = 180.000 Pa

v1 = velocidad = 4 m/s

h1 = altura = 8 m

 

Tubería inferior

 

P2 = presión

v2 = velocidad = 1 m/s

h2 = altura = 0 m

 

Reemplazando y despejando P2

P2 = P1 + 1/ 2 δ v12 + δ g h1 - 1/ 2 δ v22  =

P2 = 180.000 Pa + 1.000 kg/m3 9,8 m/s2 8 m + 1/ 2 1.000 kg/m3 ((4 m/s)2 – (1 m/s)2) =

P2 = 265900 Pa

 

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