Centros de presion
Páginas: 6 (1447 palabras)
Publicado: 21 de marzo de 2012
Presión Hidrostática y Centros de Presión
EXPERIMENTO N° 1
PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y CENTROS DE PRESIÓN
INTRODUCCIÓN Cuando en un recipiente se tiene un fluido cualquiera y a éste se introduce un cuerpo, el fluido ejerce sobre éste una fuerza tal, que llegará un momento en que se equilibra la fuerza producida por el cuerpo sobre el fluido con la del fluido sobre el cuerpo. Hay una forma muysencilla de medir la fuerza producida por un fluido sobre un cuerpo, la que se hará y se verificará en el presente experimento. OBJETIVOS 1. Determinar experimentalmente la magnitud de la fuerza ejercida por un fluido (en este caso agua) sobre una superficie plana. 2. Determinar experimentalmente la posición de la línea de acción de la fuerza resultante que ejerce un fluido sobre una superficieplana inmersa en él y compararla con la posición teórica de la misma. CONCEPTOS TEÓRICOS Todo fluido en cada uno de sus puntos ejerce una fuerza igual en todas las direcciones, dependiendo esta fuerza de la altura a que se encuentre la molécula (o punto) con respecto al nivel del fluido y al peso específico del mismo. Consideremos un elemento de fluido en un fluido en reposo como se indica en laFigura 1.1. Como no existen fuerzas de cortadura, las únicas fuerzas actuantes son: a) Las normales a cada cara. b) Las debidas a la gravedad.
Figura 1.1 Variación de la presión en un fluido en reposo
Planteando la ecuación de equilibrio para las fuerzas verticales, se tiene:
pA − ( p + dp ) A − ρgAdy = 0
dp
ρ
= − gdy ó dp = −γdy
La anterior expresión relaciona el cambio depresión con la densidad (o el peso específico) del fluido y el cambio de elevación. La expresión es válida para fluidos compresibles e incompresibles. Si la densidad (o el peso específico) se consideran constantes, se tiene:
p2
∫ dp = −γ ( y
2
− y1 )
p1
1
Presión Hidrostática y Centros de Presión
de donde:
p 2 − p1 = γ ( y1 − y 2 )
ó, mejor:
p 2 + γy 2 = p1 + γy1
siemprebuscar el punto de aplicación de la fuerza resultante, recibiendo este punto el nombre de “centro de presión”. Cuando existe una superficie sumergida (plana), generalmente el centro de presión se determina por dos coordenadas. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
Generalizando, se tiene la ecuación fundamental de la hidrostática para un fluido incompresible:
p + γy = C
Esta expresión se denomina, ecuaciónfundamental de la hidrostática, donde C se conoce como constante de altura piezométrica. Fuerzas sobre sumergidas superficies planas
Figura 1.2 Centro de Presión
Un fluido en contacto con cualquier superficie, ejerce una fuerza normal a dicha superficie. La presión hidrostática se define como:
p= F , ⇒ F = p× A A
F : Fuerza p : Presión ejercida por el fluido. A : Área de la superficieEsta relación es válida para determinar la fuerza ejercida sobre una superficie horizontal, porque como se vio en las ecuaciones anteriores, para una superficie inclinada o vertical, la fuerza ejercida por el fluido sobre cada punto de la superficie depende de la profundidad de éstos. Como sobre la superficie sumergida hay una gran cantidad de moléculas de fluido ejerciendo fuerza sobre ésta, se debe2
El equipo consta de un depósito transparente de base rectangular y secciones transversales rectangulares y de un segmento circular de sección transversal rectangular, el cual está ensamblado en un brazo de balanza y puede bascular alrededor de su punto de apoyo. La línea de contacto del apoyo coincide con el eje del cuadrante por lo tanto solamente la fuerza que actúa sobre la cara frontalplana genera momento torsor alrededor del eje de rotación. Hacen parte del brazo basculante un platillo y un contrapeso. En el platillo se pueden colocar pesas calibradas y el contrapeso puede desplazarse (acercándose o alejándose) con respecto al punto de apoyo. El depósito está provisto de apoyos ajustables, los que permiten su nivelación, utilizando para ello un nivel de burbuja.
Presión...
EXPERIMENTO N° 1
PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y CENTROS DE PRESIÓN
INTRODUCCIÓN Cuando en un recipiente se tiene un fluido cualquiera y a éste se introduce un cuerpo, el fluido ejerce sobre éste una fuerza tal, que llegará un momento en que se equilibra la fuerza producida por el cuerpo sobre el fluido con la del fluido sobre el cuerpo. Hay una forma muysencilla de medir la fuerza producida por un fluido sobre un cuerpo, la que se hará y se verificará en el presente experimento. OBJETIVOS 1. Determinar experimentalmente la magnitud de la fuerza ejercida por un fluido (en este caso agua) sobre una superficie plana. 2. Determinar experimentalmente la posición de la línea de acción de la fuerza resultante que ejerce un fluido sobre una superficieplana inmersa en él y compararla con la posición teórica de la misma. CONCEPTOS TEÓRICOS Todo fluido en cada uno de sus puntos ejerce una fuerza igual en todas las direcciones, dependiendo esta fuerza de la altura a que se encuentre la molécula (o punto) con respecto al nivel del fluido y al peso específico del mismo. Consideremos un elemento de fluido en un fluido en reposo como se indica en laFigura 1.1. Como no existen fuerzas de cortadura, las únicas fuerzas actuantes son: a) Las normales a cada cara. b) Las debidas a la gravedad.
Figura 1.1 Variación de la presión en un fluido en reposo
Planteando la ecuación de equilibrio para las fuerzas verticales, se tiene:
pA − ( p + dp ) A − ρgAdy = 0
dp
ρ
= − gdy ó dp = −γdy
La anterior expresión relaciona el cambio depresión con la densidad (o el peso específico) del fluido y el cambio de elevación. La expresión es válida para fluidos compresibles e incompresibles. Si la densidad (o el peso específico) se consideran constantes, se tiene:
p2
∫ dp = −γ ( y
2
− y1 )
p1
1
Presión Hidrostática y Centros de Presión
de donde:
p 2 − p1 = γ ( y1 − y 2 )
ó, mejor:
p 2 + γy 2 = p1 + γy1
siemprebuscar el punto de aplicación de la fuerza resultante, recibiendo este punto el nombre de “centro de presión”. Cuando existe una superficie sumergida (plana), generalmente el centro de presión se determina por dos coordenadas. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
Generalizando, se tiene la ecuación fundamental de la hidrostática para un fluido incompresible:
p + γy = C
Esta expresión se denomina, ecuaciónfundamental de la hidrostática, donde C se conoce como constante de altura piezométrica. Fuerzas sobre sumergidas superficies planas
Figura 1.2 Centro de Presión
Un fluido en contacto con cualquier superficie, ejerce una fuerza normal a dicha superficie. La presión hidrostática se define como:
p= F , ⇒ F = p× A A
F : Fuerza p : Presión ejercida por el fluido. A : Área de la superficieEsta relación es válida para determinar la fuerza ejercida sobre una superficie horizontal, porque como se vio en las ecuaciones anteriores, para una superficie inclinada o vertical, la fuerza ejercida por el fluido sobre cada punto de la superficie depende de la profundidad de éstos. Como sobre la superficie sumergida hay una gran cantidad de moléculas de fluido ejerciendo fuerza sobre ésta, se debe2
El equipo consta de un depósito transparente de base rectangular y secciones transversales rectangulares y de un segmento circular de sección transversal rectangular, el cual está ensamblado en un brazo de balanza y puede bascular alrededor de su punto de apoyo. La línea de contacto del apoyo coincide con el eje del cuadrante por lo tanto solamente la fuerza que actúa sobre la cara frontalplana genera momento torsor alrededor del eje de rotación. Hacen parte del brazo basculante un platillo y un contrapeso. En el platillo se pueden colocar pesas calibradas y el contrapeso puede desplazarse (acercándose o alejándose) con respecto al punto de apoyo. El depósito está provisto de apoyos ajustables, los que permiten su nivelación, utilizando para ello un nivel de burbuja.
Presión...
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