LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS 4
Páginas: 5 (1151 palabras)
Publicado: 23 de septiembre de 2015
LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS
López García Mónica
GRUPO 12
Resumen:
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Empuje hidrostático: principio de Arquímedes
Los cuerpos sólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes quien indicó cuál es la magnitud de dichoempuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre, todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desalojado.
Equilibrio de los cuerpos sumergidos.
De acuerdo con el principio de Arquímedes, para que un cuerpo sumergido en un líquido esté en equilibrio, la fuerza de empuje E y el peso P han deser iguales en magnitudes y, además, han de aplicarse en el mismo punto. En, tal caso la fuerza resultante R es cero y también es el momento M, con la cual se dan las das condiciones de equilibrio.
La condición E = P equivale de hecho a que las densidades del cuerpo y del líquido sean iguales. En tal caso el equilibrio del cuerpo sumergido es indiferente. Si el cuerpo no es homogéneo, el centro degravedad no coincide con el centro geométrico, que es el punto en donde se puede considerar que es aplicada la fuerza de empuje. Ello significa que las fuerzas E Y P forman un par que hará girar el cuerpo hasta que ambas estén alineadas.
Equilibrio de los cuernos flotantes.
Si un cuerpo sumergido sale a flote es porque el empuje predomina sobre el peso ( E > P ).
En el equilibrio ambas fuerzasaplicadas sobre puntos diferentes estarán alineadas; tal es el caso de las embarcaciones en aguas tranquilas, por ejemplo. Si por efecto de una fuerza lateral, como la producida por un golpe del mar, el eje vertical del navío se inclinara hacia un lado, aparecerá un par de fuerzas que harán oscilar el barco de un lado a otro. Cuanto mayor sea el momento M del par, mayor será la estabilidad delnavío, es decir, la capacidad para recuperar la verticalidad.
Ello se consigue diseñando convenientemente el casco y repartiendo la carga de modo que rebaje la posición del centro de gravedad, con la que se consigue aumentar el brazo del par. Que es precisamente el valor del empuje predicho por Arquímedes en su principio, ya que V = c.S es el volumen del cuerpo, ρ la densidad del líquido. m = ρ.V la masa del liquido desalojado y finalmente m.g es el peso de un volumen de líquido igual al del cuerpo sumergido.
Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Sabemos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad yconocemos también que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies sólidas que contacta. Esas fuerzas no sólo se ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.
Fig. Nº 1.- Distribución de las fuerzas sobre un cuerpo sumergido
La simetría de la distribución de las fuerzas permite deducir que laresultante de todas ellas en la dirección horizontal será cero. Pero en la dirección vertical las fuerzas no se compensan: sobre la parte superior de los cuerpos actúa una fuerza neta hacia abajo, mientras que sobre la parte inferior, una fuerza neta hacia arriba.
Como la presión crece con la profundidad, resulta más intensa la fuerza sobre la superficie inferior. Concluimos entonces que: sobre elcuerpo actúa una resultante vertical hacia arriba que llamamos empuje.
Principio de ARQUÍMEDES : Flotación
Fig. Nº 2.- Diagrama de cuerpo libre de un cuerpo sumergido
Consideremos el cuerpo sumergido EHCD ( fig.2 ), actúa sobre la cara superior la fuerza de presión Fp1, que es igual al peso del liquido representado en la figura por ABCHE, y sobre la cara inferior la fuerza de presión Fp2 igual...
López García Mónica
GRUPO 12
Resumen:
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Empuje hidrostático: principio de Arquímedes
Los cuerpos sólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes quien indicó cuál es la magnitud de dichoempuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre, todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desalojado.
Equilibrio de los cuerpos sumergidos.
De acuerdo con el principio de Arquímedes, para que un cuerpo sumergido en un líquido esté en equilibrio, la fuerza de empuje E y el peso P han deser iguales en magnitudes y, además, han de aplicarse en el mismo punto. En, tal caso la fuerza resultante R es cero y también es el momento M, con la cual se dan las das condiciones de equilibrio.
La condición E = P equivale de hecho a que las densidades del cuerpo y del líquido sean iguales. En tal caso el equilibrio del cuerpo sumergido es indiferente. Si el cuerpo no es homogéneo, el centro degravedad no coincide con el centro geométrico, que es el punto en donde se puede considerar que es aplicada la fuerza de empuje. Ello significa que las fuerzas E Y P forman un par que hará girar el cuerpo hasta que ambas estén alineadas.
Equilibrio de los cuernos flotantes.
Si un cuerpo sumergido sale a flote es porque el empuje predomina sobre el peso ( E > P ).
En el equilibrio ambas fuerzasaplicadas sobre puntos diferentes estarán alineadas; tal es el caso de las embarcaciones en aguas tranquilas, por ejemplo. Si por efecto de una fuerza lateral, como la producida por un golpe del mar, el eje vertical del navío se inclinara hacia un lado, aparecerá un par de fuerzas que harán oscilar el barco de un lado a otro. Cuanto mayor sea el momento M del par, mayor será la estabilidad delnavío, es decir, la capacidad para recuperar la verticalidad.
Ello se consigue diseñando convenientemente el casco y repartiendo la carga de modo que rebaje la posición del centro de gravedad, con la que se consigue aumentar el brazo del par. Que es precisamente el valor del empuje predicho por Arquímedes en su principio, ya que V = c.S es el volumen del cuerpo, ρ la densidad del líquido. m = ρ.V la masa del liquido desalojado y finalmente m.g es el peso de un volumen de líquido igual al del cuerpo sumergido.
Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Sabemos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad yconocemos también que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies sólidas que contacta. Esas fuerzas no sólo se ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.
Fig. Nº 1.- Distribución de las fuerzas sobre un cuerpo sumergido
La simetría de la distribución de las fuerzas permite deducir que laresultante de todas ellas en la dirección horizontal será cero. Pero en la dirección vertical las fuerzas no se compensan: sobre la parte superior de los cuerpos actúa una fuerza neta hacia abajo, mientras que sobre la parte inferior, una fuerza neta hacia arriba.
Como la presión crece con la profundidad, resulta más intensa la fuerza sobre la superficie inferior. Concluimos entonces que: sobre elcuerpo actúa una resultante vertical hacia arriba que llamamos empuje.
Principio de ARQUÍMEDES : Flotación
Fig. Nº 2.- Diagrama de cuerpo libre de un cuerpo sumergido
Consideremos el cuerpo sumergido EHCD ( fig.2 ), actúa sobre la cara superior la fuerza de presión Fp1, que es igual al peso del liquido representado en la figura por ABCHE, y sobre la cara inferior la fuerza de presión Fp2 igual...
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