Mecanica Fluidos

Práctica No. 4 – “Presión sobre superficies planas”

Tabla de contenido
1. Introducción Pág. 3
2. Objetivo específico Pág. 4
3. Marco teórico Pág. 5
4. Metodología Pág. 8
5. Cálculo y presentación de resultados Pág. 11
6. Análisis de resultados y conclusiones Pág. 14
7. Gráficos Pág. 15
8. Bibliografía Pág. 16













1. Introducción
Conocer a profundidad elcomportamiento de los fluidos es un aspecto esencial para la concepción, planificación y desarrollo o creación de trabajos de ingeniería. Todo ingeniero debe estar al tanto de las características, efectos y posibles complicaciones de los fluidos, ya que éstos constituyen un factor fundamental en las obras de ingeniería. En un sinnúmero de ocasiones, el ingeniero tratará con fluidos de los cualesnecesitará conocer sus características y peculiaridades, para así idear formas novedosas que le ayuden en su proyecto.
La estática de fluidos se utiliza para calcular las fuerzas que actúan sobre cuerpos flotantes o sumergidos. Es utilizada como principio de construcción de muchas obras de ingeniería, como presas, túneles submarinos, entre otros.
Una compuerta de un observatorio marino o una pared deun tanque de almacenamiento de líquidos, son ejemplos de superficies sumergidas. Estas superficies quedan sometidas a presiones constantes que se distribuyen a lo largo de su superficie como fuerzas paralelas que aumentan conforme a su profundidad, por lo que es necesario hallar su centro de presión, que es la magnitud de la fuerza aplicada a dicha superficie.
En el diseño de dispositivos yobjetos sumergidos, tales como presas, obstrucciones de flujo, superficies en barcos y tanques de almacenamiento, es necesario calcular las magnitudes y ubicaciones de las fuerzas que actúan en las superficies de las paredes de un simple recipiente o en compuertas de barcos, submarinos, etc. Este es una de las utilidades de comprender cómo obtener la magnitud, dirección y sentido de las fuerzas queactúan en dichas superficies.
En esta práctica se expondrán detalladamente los métodos utilizados para hallar las fuerzas resultantes de la presión en superficies planas sumergidas totalmente y parcialmente; esto se realizará haciendo especial énfasis en la conceptualización y desarrollo analítico de las ecuaciones relacionadas con el experimento realizado. A su vez, se hará un enfoque particular encómo hallar dichas fuerzas a partir de un experimento de laboratorio; para ello se mostrará un ejemplo para inmersión total y otra para inmersión parcial, y se especificarán los pasos para hallar las fuerzas respectivas. Al final se plasmarán los resultados de dicha práctica de laboratorio y se interpretarán los mismos comparando los datos obtenidos experimentalmente con los resultados esperados(teóricos).

2. Objetivo específico
Determinar experimentalmente el centro de presiones sobre una superficie plana, parcialmente sumergida en un líquido en reposo y en comparación con las posiciones teóricas.

Determinar experimentalmente el centro de presiones sobre una superficie plana completamente sumergida en un líquido en reposo y en comparación con posiciones teóricas.3. Marco teórico
3.1. Presión en un punto
Se sabe que la presión es la fuerza que ejerce un fluido por unidad de área y quela presión en cualquier punto de un fluido es la misma en todas las direcciones, con la misma magnitud, tomándose como una cantidad escalar. Esto se puede demostrar cuando se toma un elemento de fluido en forma de cubo y se le aplican presiones en susuperficie tal como se muestra en la figura:
Por la Segunda Ley de Newton:
Para P3 y P4:
ƩFy = 0
0 = P3dxdz – P4dxdz
∴P3 = P4 = P’

ƩFz = 0
0 = P2dxdy – W - P1dxdy
0 = P2 – ƿgdz – P1 = 0
∴P2 = P1 = P”

3.2. Variación de la presión con la profundidad
La presión en un fluido en reposo no cambia en la dirección horizontal. Esto se verifica al considerar una delgada capa horizontal del un...