Fuerzas hidrostaticas

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  • Publicado : 30 de marzo de 2011
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FUERZAS HIDROSTATICAS SOBRE UNA SUPERFICIE SUMERGIDA.

RESUMEN
En esta práctica de laboratorio utilizamos una balanza hidrostática, la cual nos va a facilitar la obtención de la magnitud de la fuerza hidrostática y el centro de presión. Esta se calibró para diferentes pesos y diferentes profundidades del liquido(agua). Tomando así valores de una profundidad h, de un punto de referenciadescrito en la guía.

INTRODUCCION
Ya que las leyes de la Mecánica de fluidos pueden observarse en muchas situaciones cotidianas (Por ejemplo, la presión ejercida por el agua en el fondo de un estanque es igual que la ejercida por el agua en el fondo de un tubo estrecho, siempre que la profundidad sea la misma); este Primer Laboratorio buscó facilitar la compresión de un tema fundamental del curso,como lo es, el estudio de las fuerzas resultantes de presión que actúan en una superficie plana sumergida, además del concepto de Centro de Presión.
 Estos dos conceptos tienen gran importancia debido a la relevancia que se les da en el diseño de proyectos de ingeniería como por ejemplo una presa; simplificando muy bien la realidad con aproximaciones casi exactas.

MARCO TEORICO
Una balanzahidrostática es un mecanismo experimental destinado al estudio de la fuerza de impulso ejercida por fluidos sobre los cuerpos en ellos inmersos. Esta fuerza de impulso o hidrostática, se aplica en un punto sobre la placa o cara de la superficie sumergida llamada centro de fuerza de presión, las cuales se obtienen de forma teórica o experimental a partir de estas ecuaciones:

[pic]

Donde [pic]es el peso especifico del fluido, hc es la profundidad desde la superficie libre a el centroide del área sumergida, A es el área de la superficie sumergida y F es la fuerza hidrostática.

[pic]

Donde Ic es el momento de inercia con respecto a un eje x que pasa por el centroide del área sumergida, [pic] es el ángulo de inclinación de la superficie o placa, A es el área de la placa sumergida,hc es la profundidad desde la superficie libre a el centroide del área sumergida y hcp es la altura desde el centro de fuerza de presión hasta la superficie libre.

OBJETIVOS
 - Comprobar la validez de la expresión que nos permite calcular la fuerza resultante de la presión en una superficie rectangular sumergida, así como determinar la posición del centro de Presión sobre la misma.
 -Comparar los valores obtenidos experimentalmente con los de la ecuación teórica, calculando el porcentaje de error cuantitativo que se obtuvo en la realización del experimento. Esto tanto para una superficie parcialmente sumergida como para la misma en inmersión completa.
 - Aplicar los conceptos básicos y fórmulas de hidrostática aprendidos en clase a problemas prácticos que involucren fluidos enreposo.
- Analizar las posibles causas que llevaron a las diferencias que se observan entre las rectas experimental y teórica.

MONTAJE EXPERIEMNTAL
La figura 1 muestra el montaje experimental que se utilizara en la práctica; donde L es la longitud (brazo), desde el pivote a el porta pesas, R es el radio de la sección anular con centro en el pivote, h y b es la altura y base de la placarespectivamente. [pic]es los diferentes valores de peso.

[pic]

Figura 1. Montaje experimental.

• Los valores de L, R y b se miden y permanecen constantes, tabla1.

• Se revisa que la balanza esta nivelada en sus soportes y que no tenga un factor externo que lleve a un mal cálculo en la realización de la práctica.

• Tomamos un punto de referencia, que es cuando ellíquido (agua) toca la base de la placa, se nivela la balanza y se acomoda el medidor en cero.

• Tomamos 6 valores distintos para el peso,(120g,130g,150g,160g,170g,180g), midiendo la altura que sube el líquido con respecto al punto de referencia, para el cual la balanza quede equilibrada.

Los datos obtenidos se encuentran en la Tabla2.

ANALISIS Y RESULTADOS

|b(m) |L(m)...
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