L1 Fuerzas Hidrostáticas Flotación GUIA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE Y
APROVECHAMIENTO DE FLUIDOS
PRÁCTICA N° 1

FUERZAS HIDROSTÁTICAS
1. INTRODUCCIÓN
En ingeniería, el estado estable se refiere a un estado en el cual no hay variación de las
propiedades con respecto al tiempo, sin embargo la estabilidad tiene significados ligeramente
diferentes. La estabilidadse refiere a esa tendencia a estar en estado de equilibrio, sin embargo
tampoco es un acontecimiento que dependa del tiempo; las fuerzas hidrostáticas son de suma
importancia para la estabilidad y en la mayoría de los casos son importantes para cálculos de
diseño y es imposible obviarlas.
Al estudiar la estática de fluidos se ha demostrado que tan solo existe un esfuerzo normal, este
esfuerzonormal hace referencia al estudio de la presión, existen por tanto situaciones que
conciernen a la estática de fluidos como los esfuerzos de líquidos en reposo, líquidos contenidos
en dispositivos que se aceleran, y líquidos contenidos en cilindros en rotación.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1 Variación De La Presión Producida Por Un Fluido
La variación de la presión en una dirección cualquiera de un fluidoen reposo puede obtenerse
estudiando las variaciones a lo largo de la línea horizontal y de la vertical.
El punto A y B de la Figura 1. Están en un plano horizontal en un cuerpo libre cilíndrico del eje
AB y de bases normales al eje en A y B las únicas fuerzas que actúan en la dirección axial son 𝑃𝑎 ∗
𝛿𝑎 y 𝑃𝑏 ∗ 𝛿𝑏 , siendo 𝛿𝑎 y 𝛿𝑏 el área de aplicación de la carga, la cual es la misma, porconsiguiente
𝑃𝑎 = 𝑃𝑏 , lo que prueba que en dos puntos del mismo plano horizontal en una masa continua de un
fluido en reposo existe la misma presión.
Figura 1. Fuerza horizontal sobre un cuerpo flotante

Fuente: STREETER, Víctor L. Mecánica de fluidos. México: McGraw-Hill, 1966.
Ahora consideremos un cuerpo libre de un fluido Figura 2, consiste de un prisma de área de
sección recta A, con un ejevertical y una altura 𝛿𝑦 . La base esta a un altura y por encima de un

𝜕𝑃

origen arbitrario, la presión de 𝑦 es 𝑃 y en 𝑦 + 𝛿𝑦 es 𝑃 + (𝜕𝑦) ∗ 𝛿𝑦 lo cual muestra que si existe
una variación de la presión en la dirección vertical.
Figura 2. Fuerza vertical sobre un cuerpo flotante

Fuente: STREETER, Víctor L. Mecánica de fluidos. México: McGraw-Hill, 1966.
3.

TEMAS DE CONSULTA
 Presión en un punto
Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas sumergidas (horizontales e inclinadas)
 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas sumergidas
 Centro de presión
 Presión atmosférica y manométrica, Presión absoluta y relativa
 Centroides

4. IMPLEMENTOS
Los implementos usados para el laboratorio son los siguientes:
Figura 3. Banco para la medición de los momentos hidrostáticos

Fuente:Laboratorio mecánica de fluidos

5. PROCEDIMIENTO
1. Colocamos agua y el portapesas en la parte izquierda del banco hasta que quede horizontal.
2. Tomamos la pesa número 1 y la colocamos en el lado izquierdo del banco unidas a el porta
pesas mostrado en la Figura 3.
3. Adicionamos agua en el canal derecho del banco hasta que quede en posicion horizontal.
4. Tomamos la medida de la altura del agua conrespecto a la base del canal curvo. Figura 4 y 5
5. Repetimos el procedimiento con las demás pesas en el orden que indica la hoja de datos.
Figura 4. Diagrama de cuerpo libre del banco.

Fuente: Laboratorio mecánica de fluidos.
Figura 5. Diagrama de cuerpo libre del banco.

h = Altura del agua
Profundidad Del Canal = 7,2 cm

Fuente: Laboratorio mecánica de fluidos.

6. ANALISIS DE RESULTADOS
1.Explique la influencia de la presión sobre las superficies curvas en el sistema, tenga en
cuenta que el centro de curvatura de las superficies esta en el pivote.
2. ¿Que sucederia con la distribucion de presiones si se inclinara la superficie?, es decir, si la
pared no se encontrará vertical sino inclinada.
3. ¿Porque no se tiene en cuenta la presión generada por el agua que se encuentra en el lado...