Question

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1.- Durante un huracán está soplando aire (densidad =1.2 kg/m3) sobre el tejado de una casa a una velocidad de 110 km/h. (a) ¿Cuál es la diferencia de presión entre el interior y el exterior que tiende a levantar el tejado? (b) ¿Cuál sería la fuerza ascensional en un tejado de 93 m2 de área?


2.- Las ventanas de un edificio de oficinas tienen 4.26 m por 5.26 m. En un día tempestuoso, el aire sopla a razón de 28.0 m/s al pasar por una ventana en el piso 53. Calcúlese la fuerza neta sobre la ventana. La densidad del aire es de 1.23 kg/m3.

Answer 1

La diferencia de presión entre la casa y el exterior es de Δp = 560.18 Pa

Y la fuerza ascensional es Fa = 52.096 N

La fuerza neta sobre la ventana es de F = 10804.04 N

Explicación paso a paso:

Problema 1

V = 110 km/h (1000m/1km * 1h/3600s)

V = 30.55 m/s

Aplicamos la ecuación de Bernoulli

P₁ + 1/2ρV₁² + ρgy₁ = P₂ + 1/2ρV₂² + ρgy₂

Donde:

ρ = 1.2 kg/m³

V₁ = 30.55m/s

y₁ = y₂ = V₂ = 0

P₁ + 1/2ρV₁² + 0 = P₂ + 0

Δp = 1/2ρV₁²  = 1/2 (1.2) (30.55)²

Δp = 560.18 Pa

b)

F₂ - F1 = Fa

Fa = (P₂A) - (P₁A)

Fa = ΔpA = 560.18 Pa*93m²

Fa = 52.096 N

Problema 2

Calculamos la presión Dinámica

P = 1/2 ρV²

P = 1/2 (1.23kg/m³)(28m/s)²

P = 482.16 Pa

F = PA

F = 482.16Pa (4.26m*5.26m)

F = 10804.04 N