Lab superficies sumergidas

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FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS

Recibido Septiembre de 2010; Aprobado Septiembre de 2010; fecha de sustentación Septiembre 2010
Resumen
En este primer laboratorio se demuestra experimentalmente por medio de un tanque que contiene un fluido las fuerzas hidrostáticas que existen sobre las superficies planas. En este proceso haremos una variación en las alturas del líquido, en losangulos, etc y calcularemos ciertos valores como:
h= distancia desde el centroide del prisma creado por el fluido hasta la superficie.
w = peso en el extremo del instrumento
d = distancia desde el peso hasta el inicio de la sección circular.
FH= Componente horizontal de la fuerza radial.
l = distancia desde el punto o hasta el centro de presiones del fluido.
A= area del rectángulo formado porel fluido.

Abstract
In this first lab is experimentally demonstrated through a tank containing a fluid hydrostatic forces that exist on the flat surfaces in this process we will have a variation in the heights of liquid in the corners, etc and calculate values worths as:
h= = distance from the centroid of the prism created by the fluid to the surface.
w = weight at the end of theinstrument
d = distance from the weight until the beginning of the circular section.
FH= horizontal component of the radial force.
l = distance from the point o to the center of pressure of the fluid.
A = area of the rectangle formed by the fluid.

1. INTRODUCCION.
Las fuerzas sobre superficies planas sumergidas en un fluido son ejecutables en nuestra futura profesión ya que se aplica para el diseñode presas, tanques y obras de descarga, como compuertas.
Para superficies horizontales, la determinación de la presión, es sencilla porque la presión es constante. Para determinar la fuerza de presión sobre las superficies inclinadas o verticales han de aplicarse los conceptos de cálculo integral.
A continuación desarrollaremos este laboratorio, veremos paso a paso la manipulación de losinstrumentos de laboratorio para lograr nuestros objetivos y consecuentemente al poner en práctica lo visto en la clase teorica de mecánica de fluidos entenderemos de una manera eficaz este fenómeno físico.


1.1 Objetivos

* Determinar experimentalmente las fuerzas sobre superficies sumergidas y validarlas teóricamente.
* Evidenciar el concepto de presión hidrostática sobresuperficies sumergidas.
* Manejar instrumentos básicos de laboratorio.

2. MARCO TEORICO.
Fuerzas hidrostaticas sobre superficies planas.
Fundamentos.

La presión hidrostática ejercida sobre un punto ubicado a una profundidada h esta definida como:

p=ρgh=γh

La cual se mide relativa a una presión de referencia (usualmente la presión atmosférica), es decir la presión mostrada anteriormentees relativa. La presión absoluta en el punto considerado es:

p=pa+ρgh=pa+γh

Lo anterior quiere decir que la presión hidrostática varia linealmente a medida que el punto considerado aumenta su profundidad respecto de la superficie libre.
Si una cara de una superficie plana se sumerge a un angulo θ arbitrario, la cara experimentara una distribución de presionesen cada punto de la cara.La presión hidrostática actuara en dirección normal a la superficie.

Debido a que la presión hidrostática varía linealmente con profundidad, la fuerza equivalente a la distribución de presiones Fr= ApdA, no esta ubicada en el centroide de la superficie sino se ubica en un punto llamado centro de presión. La ubicación del centro de presión es tal que la sumatoria de momentos alrededor de algúnpunto debido a la distribución de presiones sea igual al momento generado por la fuerza resultante.
En general, la magnitud de la fuerza resultante actuando sobre la superficie sumergida es:
Fr=(pa+γhg)A

En donde hg es la profundidad del centroide de la placa relativa a la superficie libre. Para el caso en que la cara no sumergida de la placa esta simetida a pa, la fuerza resultante se...
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