Estabilidad y fuerzas hidrostaticas

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
PRÁCTICA No. 1
FUERZAS HIDROSTÁTICAS Y ESTABILIDAD
1. INTRODUCCIÓN
En ingeniería el estado estable se refiere a un estado en el cual no hay variación de las propiedades con respecto al tiempo. Sin embargo, la estabilidad tiene significados ligeramente diferentes. Este concepto se refiere aesa tendencia a estar en estado de equilibrio.; no es un acontecimiento que dependa del tiempo. Las fuerzas hidrostáticas son de suma importancia para la estabilidad y en la mayoría de los casos son importantes para cálculos de diseño, Lo que hace imposible obviarlas.
La estabilidad de los cuerpos sumergidos es un asunto de suma importancia para cualquier como estudiante de ingeniería, puesto quees un fenómeno que permite evaluar un sistema en términos de confiabilidad, precisión y exactitud.
2. OBJETIVOS GENERALES
 Identificar el tipo de equilibrio en el que se encuentra el cuerpo y su influencia en el sistema.
 Determinar la influencia de las fuerzas hidrostáticas sobre los diferentes tipos de superficies.
2.1 Objetivos específicos
 Calcular la fuerza de flotación.
 Calcularel lugar geométrico donde se encuentra ubicado el centro de flotación.
 Determinar el lugar donde se encuentra ubicada la fuerza hidrostática equivalente y su importancia para la estabilidad del sistema.
 Determinar la influencia de las fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas en el sistema especificado.
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1 Estabilidad
*El equilibrio de un cuerpo flotante seclasifica en tres tipos:
Figura 1. Tipos de equilibrio
Fuente: http : // www.educarchile.cl/psu/estudiantes/Contenidos.aspx?sector=4&nivel=4&eje_tem_sem=120
 Estable
Se refiere a aquel tipo de equilibrio en el cual los cuerpos después de sufrir una perturbación cambian de estado, pero al retirarse la perturbación regresan a su estado original.
 Inestable
Cuando un cuerpo que está en unaposición más o menos estable se somete a una perturbación, ella produce un cambio en la posición de equilibrio, y al retirar la perturbación no regresa al estado original. Se dice que el cuerpo está en un estado de equilibrio inestable.
 Indiferente
Si el cuerpo se encuentra en una posición muy cercana al estado de equilibrio, sufre una perturbación, y al retirársela, esta lo deja a un estadodiferente al anterior pero donde tiene la misma energía que al principio o muy similar se dice que el cuerpo estaba en un estado de equilibrio indiferente.
3.2 Variación de la presión producida por un fluido
**La variación de la presión en una dirección cualquiera de un fluido en reposo puede obtenerse estudiando las variaciones a lo largo de la línea horizontal y de la vertical.
El punto A y B de lafigura 2. Están en un plano horizontal en un cuerpo libre cilíndrico del eje AB y de bases normales al eje en A y B las únicas fuerzas que actúan en la dirección axial son y , siendo y el area de aplicación de la carga, la cual es la misma, por
consiguiente = , lo que prueba que en dos puentos del mismo plano horizontal en una masa continua de un fluido en reposo existe la misma presión
Figura2. Fuerza horizontal sobre un cuerpo flotante
Fuente: STREETER, Víctor L. Mecánica de fluidos. México: McGRAW-HILL, 1966.
Ahora consideremos un cuerpo libre de un fluido (Figura 4), consiste de un prisma de área sección recta de A, con un eje vertical y una altura . La base esta a un altura y por encima de un origen arbitrario, la presión de es y en es ( ) por ende lo cual muestra que si existeuna variación de la presión en la dirección vertical.
Figura 3. Fuerza vertical sobre un cuerpo flotante
Fuente: STREETER, Víctor L. Mecánica de fluidos. México: McGRAW-HILL, 1966.
4. TEMAS DE CONSULTA
 Presión en un punto.
 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas (horizontales e inclinadas).
 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas.
 Centro de presión.
 Centro de...