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INTRODUCCIÓN
En nuestra formación como Ingenieros, y en la vida cotidiana, intervienen diferentes disciplinas fundamentales, tal es el caso de la Mecánica de los Fluidos, que es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento (Hidrodinámica).

En ese sentido, los fluidos experimentan una serie de eventos, como porejemplo la acción de una fuerza que actúa en los cuerpos sumergidos, llamada Presión Hidrostática.

El presente ensayo de Laboratorio describe el proceso para hallar experimentalmente la fuerza hidrostática ejercida sobre una superficie parcialmente sumergida y luego compararla con la hallada empíricamente, en consecuencia determinar el comportamiento que tiene un fluido en su distribución depresiones sobre una superficie plana parcialmente sumergida.

Los conocimientos adquiridos debido al desarrollo de esta práctica de Laboratorio, nos servirán en un futuro, en nuestra vida profesional, como por ejemplo en obras hidráulicas de gran envergadura como pueden ser la construcción de reservorios, acueductos, tanques, canales, centrales hidroeléctricas, etc.









OBJETIVOS

1. Determinarla posición del centro de presiones de una superficie plana parcialmente sumergida en un líquido en reposo.

2. Determinar experimentalmente la fuerza hidrostática que ejerce un fluido sobre una superficie parcialmente sumergida que se encuentren en contacto con él.

3. Comparar la fuerza hidrostática teórica con la fuerza hidrostática práctica.

4. Comparar el momento causado por la fuerzaHidrostática, con el momento causado con las pesas colocadas.















MARCO TEÓRICO:
FUERZA EJERCIDA POR UN LÍQUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA.
La fuerza ejercida por un líquido sobre una superficie plana es igual al producto del peso específico del líquido por la profundidad del centro de gravedad de la superficie y por el área de la misma. Esto es:

Siendo las unidades típicas: N ; Kg-f; ton.
Si el líquido es agua; entonces:
Se observa que el producto del peso específico por la profundidad del centro de gravedad de la superficie es igual a la presión en el centro de la gravedad del área.
INMERSIÓN PARCIAL:

Si se toman momentos con respecto al punto de apoyo del eje basculante, se puede llegar a la siguiente conclusión:






es el peso específico del agua (1000 kg/m3)
F.L=Fuerza hidrostática.
A = 85 mm
b = 72 mm
d = 103 mm
L = 285 mm
H = Esta altura es el promedio entre las lecturas de h’ (conforme se agrega los pesos) y h” (conforme se quita los pesos).
Demostración:

Se sabe que:
Entonces, si se toma un área diferencial, cuya altura sería “dh”, y la base estaría dada por “b”, entonces tenemos que:Entonces, reemplazando en la ecuación (2), tenemos que:



Y finalmente, reemplazando la ecuación (i) en (iii), obtenemos que:









Ahora, después de obtenida la fuerza resultante, se toman momentos con respecto al punto de apoyo del eje basculante.
De la expresión P = γ.h, se observa que la presión varia linealmente con la altura, entonces se tiene una distribución de fuerzas semejante a untriángulo.
Entonces, se sabe que en una distribución triangular, el punto de aplicación de la resultante estará ubicado a 1/3 de la altura.










Entonces, se tendrá que el brazo de palanca de esta fuerza vendrá dado por:




Por lo tanto, el momento con respecto al punto de apoyo, sería:




Y además, el momento debido a la fuerza de la carga puesta en la balanza, sería igual a F.L; obteniendoentonces que:




Con lo que queda demostrada la fórmula.











MATERIALES Y EQUIPOS PARA EL DESARROLLO DEL ENSAYO

1. EQUIPOS

1.1Equipo para medir fuerzas de agua (modelo FME08)

El módulo consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor de un eje.
Cuando el cuadrante está inmerso en el depósito de agua, la fuerza que actúa sobre la superficie frontal,...