Laboratorio fuerzas sobre superficies planas

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FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS
laboratorio nº 2

INTRODUCCIÓN

El ingeniero debe calcular las fuerzas ejercidas por los fluidos con el fin de poder diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen. Es por eso la importancia de aprender y saber las diferentes características de los fluidos sobre las distintas superficies para nuestro estudio las planas, su localización, modulodirección y sentido.

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. Si se inclina un tubo más largo lleno de agua de forma que su altura máxima sea de 15 m, la presión serála misma que en los otros casos (izquierda). En un sifón (derecha), la fuerza hidrostática hace que el agua fluya hacia arriba por encima del borde hasta que se vacíe el cubo o se interrumpa la succión.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer experimentalmente algunas propiedades de los fluidos sobre superficies planas, como calcularlas y la manera más fácil y precisa de determinarlasOBJETIVOS ESPECÍFICOS:

 Practicar varios métodos para determinar el centro de presión de fluidos sobre superficies planas y comparar los resultados con datos teóricos.
 Evaluar las características de las fuerzas hidrostáticas como el modulo, dirección y sentido.
 Determinar las variaciones del centro de presión con respecto a la profundidad
 Adquirir destreza en el manejo de los equipos einstrumentos del laboratorio.
 Aplicar cálculos adecuados para hallar resultados exactos o aproximados,
 Profundizar y complementar la parte teórica vista con anterioridad.
 Determinar la localización de fuerzas

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En el banco de pruebas hidrostáticas se encuentra un tanque de figura irregular, el cual deberá ser previamente equilibrado para llevar la pared planadel tanque a una posición vertical, esto se logra vaciando lentamente agua dentro de un tanque pequeño anexo hasta obtener la posición deseada. Si fuera necesario remover agua se debe emplear un beaker para lograr este equilibrio.

Este laboratorio se divide en dos partes, la primera corresponde a áreas parcialmente sumergidas, donde primero se harán las mediciones para un ángulo igual a 0° yluego a diferentes grados, se harán también variaciones de masas, anexando los datos en tablas y comparando con las diversas distancias del centro de presión obtenidas tanto en forma teórica como en forma experimental. Luego se realiza el mismo procedimiento para áreas totalmente sumergidas.

Figura superficie Totalmente sumergida

MARCO TEÓRICO

Importancia del problema: Frecuentemente, elingeniero encuentra problemas
relativos al proyecto de estructuras que deben resistir a presiones ejercidas
por los líquidos. Tales son los proyectos de compuertas, válvulas, diques,
depósitos, tuberías, etc.

El problema será investigado en dos partes: MAGNITUD Y DIRECCIÓN DEL EMPUJE.

Para la determinación del empuje que actúa en uno de los lados y a una distancia y de la intersección O.La fuerza que actua en dA será:
dF = pdA = g h dA = g y

Cada una de las fuerzas dF será normal al área correspondiente:

La resultante o el empuje (total) sobre toda el área, también normal, será dada
por: el momento del área en relación a la intersección O ; y A el área
total: expresión en la cual ý es la distancia del centro de gravedad del área hasta O,
y A el área total.Viene:
El empuje ejercido sobre una superficie plana inmersa es perpendicular a la
superficie y es igual al producto del área por la presión relativa al centro de
gravedad del área.

TABLAS Y DATOS
Fuerzas sobre superficies planas parcialmente sumergida
Ang h´(mm) h1(mm) L(mm) h2(mm) hcg(mm) Masa(Kg) F(N) Ycg(mm) Ycpt (mm) Ycpe (mm)
0 160 160 40 40 20,00 0,05 0,589 20,00 26,67 6,60...
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