hidroelectrica en panama






Profesor:
Macías Emelina

Laboratorio 4

Fuerzas sobre superficies curvas



Introducción

En esta experiencia aprenderemos a calcular las fuerzas debidas a la presión hidrostática que actúan sobre superficies planas dispuestas horizontales. Un fluido es un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante y es estático si todas y cada una de suspartículas se encuentran en reposo o tienen una velocidad constante con respecto a un punto de referencia inercial, de aquí que la estática de fluidos cuente con las herramientas para estudiarlos, con la certeza de que en este caso no tendremos esfuerzos cortantes y que manejaremos solo distribuciones escalares de presión, lo cual es el objetivo principal de esta práctica. Esta distribución de presionesa lo largo de toda el área finita puede reemplazarse convenientemente por una sola fuerza resultante, con ubicación en un punto específico de dicha área, el cual es otro punto que le corresponde cuantificar a la estática de fluidos.


Objetivos

Reconocimiento del equipo para medir fuerzas sumergidas
Medir y comprobar el momento creado por la fuerza y la presión que actúa sobre unasuperficie curva horizontal y vertical completamente sumergida.
Medir y comprobar el momento creado por la fuerza y la presión que actúa sobre una superficie curva horizontal y vertical parcialmente sumergida.
Comprobar la importancia de la geometría de un sistema.


Equipo y sus componentes

Deposito inferior, deposito superior, cuadrantes, contrapeso, bomba, válvula y medidor de nivel.

Datostécnicos

Diámetro inferior 100mm, diámetro exterior 200mm, ancho 50mm, largo 100mm, masa de contrapeso 508g, destornillado, termómetro, cinta métrica.

Marco Teórico

Los fluidos ejercen fuerzas tanto normales como cortantes en la superficie que están en contacto con ellos. Sin embargo, únicamente los fluidos con gradientes de velocidad producen esfuerzos cortantes; por lo tanto, paraaquellos que están en reposo existen tan solo fuerzas normales. Estas fuerzas normales en flujo se llaman fuerzas de presión y se distribuyen sobre toda la superficie, pero para fines de análisis es conveniente determinar la fuerza resultante y el sitio en el que actúa, conocido como centro de presión. Esto es, como si la fuerza entera estuviera concentrada en un solo punto. La magnitud de la fuerzasdependen también de la geometría de la superficie.
En esta experiencia se estudiaran los casos:



Superficie curva completamente sumergida

FH=y.hc.s (1) donde,
y: peso específico del agua
hc: altura del equilibrio desde el centroide de la superficie sumergida
s: área de la superficie sumergida

Centro de presión


: Momento de inercia con respecto al eje x

Momento teórico:momento creado por la fuerza de presión respecto al pivote.

(3) donde,





Momento experimental: momento creado por el peso del contrapeso.

(4), donde

g= aceleración de la gravedad
l = distancia de la posición inicial
d= distancia actual del contrapeso


Superficie curva parcialmente sumergida

Magnitud de fuerza y presión
F - p.g.hc.s = pgh2 (ah)=ph h2 a,(5) donde

h= altura liquida de la parte superior de la superficie.
a= ancho de la superficie sumergida.

Centro de presión
cp= l.x+hc=12 + h=h=h= h+h = 2h (6)


Momento teórico y momento experimental

Se procede igual que en el caso de superficie curva completamente sumergida

Procedimiento

Presión sobre la superficie curva completamente sumergida
1. Utilice el destornilladorpara colocar el sector semicircular.
2. Vierta agua al equipo para llenar completamente el depósito inferior.
3. Con el deposito superior vacío, desplace el contrapeso hasta que la burbuja del nivel este entre dos rayas centrales. Esta es la distancia que se toman como referencia, es el cero.
4. Desplace el contra peso que el nivel indique que se ha alcanzado la posición horizontal. Lea la...