empuje y estabilidad

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL


1. OBJETIVOS
o
o
o

Establecer las condiciones de estabilidad para un cuerpo flotante.
Determinar la altura metacéntrica en forma teórica y experimental de un
cuerpo flotante.
Demostrar que la altura metacéntrica permanece constante para pequeños
ángulos de rotación en cuerpo flotante.

2.EQUIPO
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o
o

Pontón
Regla graduada en cm.
Depósito de agua.

3. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA:
o
o
o

o

Fije el cilindro vertical a una altura Yh= 15cm con respecto al fondo del pontón.
Coloque dentro del depósito de agua el cuerpo flotante (pontón) con sumo
cuidado.
Desplace el cilindro horizontal X a 1.5cm, 3cm y 4.5cm tanto del lado izquierdo
como el derecho del ejecentral, tomando las lecturas correspondientes de los
ángulos en la escala angular.
Repetir el paso anterior para valores de Yh= 20cm Yh= 25cm y Yh= 31cm para
obtener 4 juegos de datos.

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4. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
o
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o

o

Corregir los ángulos de inclinación, tomando en cuenta ladesviación
angular.
Para los 4 juegos de datos que tomó, según las 4 lecturas del peso vertical,
en papel plotee las curvas: X contra θ corregido .
Del paso anterior obtendrá 4 rectas, las que deberá ajustar por el método
de mínimos cuadrados para luego obtener la pendiente de cada una
dx
respecto al eje vertical de donde vienen dado los valores de
.
d
dx
Con los cálculos anteriores plotearlos valores de cada pendiente
d
contra su correspondiente valor de Yh que es la ubicación del peso vertical,
y proceda a ajustar la dispersión por el método de mínimos cuadrados.
dx
Obtener las coordenadas
, Yh de un punto cualquiera de esta recta ya
d
ajustada y proceder a la evaluación de las ecuaciones básicas, para
calcular el MC experimental.
MG  4.228

dx
d

CG  0.185Yh 1.027

MCexperimental  MG  CG
Comparar el valor teórico de la altura metacéntrica y el valor experimental,
realizando un análisis de error en forma porcentual:
MCteorico  MCexp erimental
Error 
*100
MCteorico

5. FUERZA DE EMPUJE O BOYAMIENTO
La fuerza resultante ejercida sobre un cuerpo por un fluido estático que se
encuentra sumergido o flotando se conoce como la fuerza deboyamiento. Ésta
siempre actúa verticalmente hacia arriba. No puede existir componente horizontal
de la resultante debido a que la proyección del cuerpo sumergido o la porción
sumergida de un cuerpo flotante sobre un plano vertical siempre es cero.
Arquímedes estableció que la fuerza de empuje o de boyamiento es igual al peso
del líquido desplazado por el cuerpo flotante.

FB  DESPLAZADOUNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
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6. ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES
La estabilidad de los cuerpos flotantes depende de si se desarrolla un momento de
rectificación cuando el centro de gravedad y el centro de empuje se desalinean de
la vertical debido al desplazamiento del centro de empuje. El centro de empuje se
desplaza porquecuando el objeto flotante se inclina, varía la forma del volumen de
líquido desplazado y, por tanto, su centro de gravedad pasa a otra posición.
La figura a muestra un cuerpo flotante en equilibrio, con su centro de gravedad
(CG) situado por encima del centro de empuje (CB). Si el CG se sitúa en la
derecha de la línea de acción del empuje cuando el cuerpo se gira ligeramente en
el sentidocontrario a las agujas del reloj, tal como se muestra en la figura b, el
cuerpo es estable. Si el CG se sitúa a la izquierda de la línea de acción del
empuje, como en la figura c, el cuerpo flotante es inestable.

La diferenciación entre estabilidad e inestabilidad también puede hacerse al
observar el punto de intersección del eje (A-A) del cuerpo flotante con línea de
acción del empuje (B-B). A...