PROBLEMAS PROPUESTOS MECANICA DE FLUIDOS II
1). En un canal de concreto, el tirante es de 1,20 m y el agua fluye a una velocidad media de 2,40 m/s, hasta un cierto punto, donde, debido a una caída, la velocidad se eleva a 12,00 m/s, reducindose el tirante a 0,!0 m. "espreciando las posibles prdidas por fricci#n, determinar la diferencia de nivel entre las dos partes del d el canal.
2).$En un canal rectangular, en cierto tramo de su perfil longitudinal y en la direcci#n de flu%o, se produce una contracci#n y una elevaci#n del fondo, de tal manera &ue el ancho de solera se reduce de 2 a 1 m y el fondo se eleva 0,1' m.
(onsiderando &ue 1. *guas arriba arriba de la la contracci#n contracci#n el el tirante tirante es es de 1,20 1,20 m. m. 2. En la +ona contraí contraída da la superf superficie icie libre libre descie desciende nde 0,12 m. . -as prdid prdidas as son despre desprecia ciable bless (alcular el caudal en el canal.
).$En cierto tramo del perfil longitudinal de un c anal de secci#n trape+oidal, como se muestra en la figura, se construye un vertedero lateral. El vertedero est diseado en flu%o subcrítico, para evacuar un caudal de 2 m/s. *ntes del vertedero el canal conduce un caudal de ! m/s y despus de el 4 m/s. abiendo &ue el ancho de solera es b 2m, el talud Z 1, el tirante normal en la secci#n 32) es 1,2 m, las prdidas a lo largo del vertedero se consideran despreciables y &ue no e5isten diferencias de cotas significativas, entre las secciones 31) y 32), determinar la velocidad en la secci#n 31).
4).$* partir de la 6igura dada, demostrar &ue la disipaci#n de energía 3h f ) entre las secciones 31) y 32) puede e5presarse como
5).-Calcular la energía específca en la sección 2 en una contracción gradual para un canal rectangular con los siguientes datos: B1= 6 m, B2=5.m, ! = 6 m "#s, d1=1.5 m , $ = 6).-%n una reducción &rusca como se muestra en la siguiente fgura se tienen los siguientes datos: ! = 1 m "# seg' $= , B1 = ( m' B2=2 m. Calcular: a) $e desea sa&er si es posi&le ue d 1= 6 m.
$i es así, calcule d 2
&) $i no es posi&le, calcule los mínimos *alores reales de d 1 + d2.
).-%n una ampliación de un canal rectangular se tiene los siguientes datos: ! =1 m"#s' $ = ' B 1 = m' B 2 = ( m' d1 = 2 m, hf10
Calcule d2, si se sa&e ue d 1 est en la /ona supercrítica 0d1 compro&arse cilmente):
d c1, lo ue puede
').$"emostrar &ue la distribuci#n vertical de velocidad es parab#lica en un canal abierto ancho para un flu%o laminar uniforme 37m profundidad media del canal). (ul es la velocidad media 38m).
9).$Encontrar una correlación entre el factor f y el factor de rugosidad n, cual es la tensión tangencial media en los flancos y ase de un canal rectangular de !," m# de ancho $or 1,20 m de $rofundidad con $endiente de fondo de 1,"0 m $or 1000,00 m# 10).$ El agua fluye sore un ost%culo de altura h&h(x) en el fondo del canal rectangular, la $erdida de energ'a es des$reciale, demuestre ue la $endiente de la su$erficie del agua esta dada $or la siguiente ex$resión, comente ue sucede con el dy dh signo (0* &0* +0) de dx en relación con el signo de dx #
−dh dy = dx
dx v 2 (1− ) gY
11)#En una re$resa, un ingeniero, $lanea dise-ar un canal con madera machihemrada, $ara conducir agua con un caudal de 2 m !.s con una $endiente de 10 m /erticales $or 00 m horiontales, dis$one de dos secciones $ara el dise-o, una sección triangular con un %ngulo de 90 grados entre sus lados y un rect%ngulo, el es$eo de agua es el dole de la altura $ara amos casos, cual de las dos secciones reuiere mayor re/estimiento de madera y en ue $orcentae3 2 Yr
2 Yt 90°
Yr
Yt
12).$ 4luye agua en un canal rectangular con una rata de fluo $or unidad de ancho de 2,5 m2.s# diue el diagrama de energ'a es$ec'fica $ara este fluo# 6etermine las dos $osiilidades de $rofundidad del fluo si la energ'a es de 2,5 m 1).$ El agua de llu/ia cae en un lote de "0 m# $or 150 m# en un estacionamiento y descarga en un tuo circular de concreto con una $endiente de ! . 520# 6etermine el di%metro del tuo si est% a $lena ca$acidad y con una intensidad de llu/ia de !,1 mm.hr, tomar n&0,012 (x) (x)
V1 V1 V& V(x)
Y1 Y1
YY
Vx Vx h(x) h(x)
17)#En un canal triangular con 90° en el /rtice las alturas alternas son 2,75 m y 1,oo m# determine el caudal 15)# En una sección del rio :ores como se muestra en la figura, se realia una medición del recorrido del fluo de agua en una distancia de ;92 m y se com$ruea ue es de 5 minutos, el desni/el en ese tramo es de 0,17 m#* En ase a estos datos< a) determine el coeficiente de =anning (n)# ) >i disminuye el ni/el del agua a una altura de ",00 m medido desde el fondo, y el es$eo de agua es de !75 m, ?cu%l ser'a el tiem$o ue tomar'a el fluo de agua en recorrer la misma distancia, con la misma $endiente de fondo#
!75#00 1!,20 m
"#0 !"0,00 m
150,00 m
1")# El caudal ue fluye en la sección de la figura es Q, si este se incrementa a 3Q, sin camiar la $rofundidad# 6etermine el incremento del ancho adicional (8) necesario $ara ue fluya el caudal sin desordarse, la $endiente (>), el material de la su$erficie del canal (n) y el %ngulo () de las $aredes del talud son los mismos#
!,0 m 75° m
,0 m
:c. *leiro E. oto ;.
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