Estabilidad

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TEMA: Estabilidad

OBJETIVOS:
Conocer las condiciones para que un cuerpo sea estable cuando se encuentra
totalmente sumergido en un fluido.
Conocer las condiciones para que un cuerpo sea estable cuando se encuentra
porcalmente sumergido o flotando.
Investigar y aplicar los parámetros para la establecer si un cuerpo flotante tiene
estabilidad aplicandocálculos matemáticos.
INTRODUCCION.Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después
de habérselo dado un giro pequeño sobre un eje horizontal.
Un claro ejemplo de estabilidad en la vida cotidiana son los submarinos y los globos
meteorológicos. Es importante que este tipo de objetos permanezca con la orientación
específica a pesar de la acción de lascorrientes, vientos o fuerzas de maniobra.

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MARCO TEÓRICO:
Existen dos tipos de estabilidad para el cuerpo:
1. Para cuerpos totalmente sumergidos en algún fluido.
2. Para cuerpos parcialmente sumergidos o flotantes.

Estabilidad en cuerpos totalmente sumergidos.

“La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido
es que sucentro de gravedad debe estar por debajo de su centro de flotabilidad”.
El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen
desplazado del fluido, y es a través de dicho punto que la fuerza de flotación actúa
en dirección vertical. El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del
centro de gravedad.
A continuación explicaremos como influye laflotabilidad en un submarino.
La siguiente figura muestra la sección transversal de la forma aproximada del
submarino. Con el cg (centro d gravedad) y el cb (centro de flotabilidad) en sus
posiciones respectivas a lo largo de la línea vertical central del casco.

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La figura (b) ilustra el casco con cierto desplazamiento angular y con el peso total W
actuandoverticalmente hacia abajo a través del cg, y la fuerza de flotación Fb que
actúa hacia arriba en forma vertical a través del cb. Debido a que en este caso las
líneas de acción de estas fuerzas están desplazadas, crean un par estabilizador que
devuelve la nave a su orientación original, lo que demuestra su estabilidad.

Si el cg estuviera arriba de cb, el par creado cuando el cuerpo se inclinaraproduciría un par de volcadura que haría que se volteara. En los objetos sólidos el
cg y el cb coinciden. Por lo que muestran estabilidad neutral cuando están
sumergidos por completo, lo que tienden a permanecer en cualquier posición en
que se les coloque.

Estabilidad parcialmente sumergida o flotante.
La condición para la estabilidad de los cuerpos flotantes es diferente de aquellas
para loscuerpos sumergidos por completo; para entender mejor la razón, vamos a
explicar la siguiente figura:

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Se muestra la sección transversal aproximada del casco de un barco. En la figura
(a) el cuerpo flotante se encuentra en su orientación de equilibrio y el centro de
gravedad (cg) está arriba del centro de flotabilidad (cb) . La línea vertical que pasa através de dichos puntos es conocida como eje vertical del cuerpo.
En la figura (b) muestra que el cuerpo se gira ligeramente, el centro de flotabilidad
cambia a una posición nueva debido a que se modifica la geometría del volumen
desplazado. La fuerza flotante y el peso ahora producen un par estabilizador que
tiende a regresar el cuerpo a si orientación original. Así el cuerpo se mantieneestable.

Con el objeto de enunciar la condición para la estabilidad de un cuerpo flotante,
debemos definir un término nuevo, el metacentro. El metacentro (mc) se define
como la intersección del eje vertical de un cuerpo cuando esta en su posición de

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equilibrio, con una línea vertical que pasa a través de la posición nueva del centro
de flotación cuando el...