EMPUJEYESTABILIDAD PRACTICA2

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE CIVIL
MECÁNICA DE FLUIDOS
Instructor: Ing. Luis Sandoval

Ensayo No. 2
EMPUJE Y ESTABILIDAD

Luis Fernando Garnica López Carne: 200924443
Alejandro José Argueta Cardona Carne: 200914940
Grupo N1
Horario: 17:00 pm a 19:00 pm

Empuje y Estabilidad

Laboratorio de Mecánica de FluidosINTRODUCCIÓN

En la mecánica de los fluidos un cuerpo que flota en equilibrio en un fluido se
encuentra sometido a dos fuerzas las cuales son la fuerza de la gravedad que
puede considerarse aplicada en el centro de gravedad del objeto y también al
empuje hidrostático, cuantificable, según el principio de Arquímedes, por una
fuerza igual al peso del líquido desalojado y que actúa en el centro degravedad
del volumen geométrico del líquido desalojado. Este último punto se denomina
centro de empuje o carena.
Para que el cuerpo se encuentre en equilibrio es necesario que la suma de
fuerzas y momentos se anulen. La anulación de las fuerzas se consigue al variar
el grado de inmersión del cuerpo, lo que modifica el empuje.
Para la anulación de los momentos bastaría con que el centro de gravedad delcuerpo coincidiese con el de empuje. En caso contrario, el cuerpo se inclina, y si
el centro de gravedad queda más abajo que el de empuje, el momento
resultante tiende a recuperar la posición estable. Si no, el momento puede ser
compensado por el creado por una fuerza exterior, como la fuerza del viento
sobre un bote.
En la presente práctica se muestra como se comprobó por un ensayo
puramentedemostrativo los ángulos inclinación con un desplazamiento vertical
a cierta distancia, así como la altura metacéntrica para ángulos mínimos de
rotación.

Empuje y Estabilidad

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OBJETIVOS

GENERAL:
Comprender en el estudio de los fluidos el empuje y estabilidad de un
cuerpo sobre el agua con cierto peso a distintas distancias tanto verticales
como horizontales.ESPECÍFICOS:
Establecer las condiciones de estabilidad para el cuerpo flotante.
Determinar la altura metacéntrica en la forma teórica y experimental de
un cuerpo flotante.
Demostrar que la atura metacéntrica permanece constante para
pequeños ángulos de rotación en un cuerpo flotante.

Empuje y Estabilidad

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MARCO TEÓRICO

El principio de Arquímedes es un principiofísico que afirma que un cuerpo total
o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, será empujado con
una fuerza vertical ascendente igual al peso del fluido desplazado por dicho
cuerpo. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y
se mide en newton (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:

Donde ρf es la densidad del fluido, V el volumen del cuerpo sumergido
yg la aceleración de la gravedad, de este modo, el empuje depende de la
densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese
lugar. El empuje actúa siempre verticalmente hacia arriba y está aplicado en
el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el
nombre de centro de carena.
La estabilidad depende de la localización relativa entre lasfuerzas de empuje y el
peso del cuerpo. La fuerza de empuje actúa hacia arriba a través del centro de la
gravedad del volumen desplazado y el peso actúa hacia abajo en el centro de
masa de cuerpo.
La estabilidad o inestabilidad se determina por el momento de recuperación o de
volteo que se desarrolla cuando el centro de masa y el centro de empuje se
muven. Para los cuerpos sumergidos se requiere queel centro de empuje se
encuentra arriba del centro de masa.
El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley
de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección acción, la
masa acelerada causará una fuerza igual en sentido opuesto reacción.

Empuje y Estabilidad

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Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido...