estudiante

DETERMINACIÓN DEL CENTRO DE PRESIÓN SOBRE UNA SUPERFICIE
Eduardo Orozco
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA1
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA2
SANTA MARTA DTCH- MAGDALENA-COLOMBIA
2014-I

INTRODUCCION
Anteriormente se estudió cómo varía la presión en un fluido en reposo. En este experimento estudiaremos cómo estaspresiones producen fuerzas sobre las superficies sumergidas en el fluido. Las fuerzas distribuidas de la acción del fluido sobre un área finita pueden reemplazarse convenientemente por una fuerza resultante. El ingeniero debe calcular las fuerzas ejercidas por los fluidos con el fin de poder diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen. Es de suma importancia, calcular la magnitud de lafuerza resultante y su línea de acción (centro de presión). El centro de presión, es un concepto que se debe tener claro, ya que su determinación es básica para la evaluación de los efectos que ejerce la presión de un fluido sobre una superficie plana determinada, por ejemplo: si se quiere determinar el momento que está actuando sobre una compuerta o para estudiar la estabilidad de una presa degravedad, la pared de un tanque de almacenamiento de líquidos o el caso de un barco en reposo (Hernández N.).


OBJETIVOS
GENERALES
Análisis práctico-teórico de las fuerzas hidrostáticas sobre una superficie plana sumergida en un fluido.
ESPECIFICOS
Análisis de las fuerzas ejercidas por el fluido sobre la superficie plana sumergida.
Determinación teórica de la fuerza de presión y laubicación dentro de la superficie sumergida.
Comparación de los datos teóricos y prácticos de la experiencia.
MARCO TEÓRICO
Superficies Horizontales Una superficie plana en una posición horizontal en un fluido en reposo está sujeta a una presión constante. La magnitud de la fuerza que actúa sobre la superficie es:
F=∫▒P dA=PA

Todas las fuerzas elementales PdA que actúan sobre A sonparalelas y tienen el mismo sentido. Por consiguiente, la suma escalar de todos estos elementos es la magnitud de la fuerza resultante.
Su dirección es perpendicular a la superficie y hacia esta si p es positiva. Para encontrar la línea de acción de la resultante, es decir, el punto en el área donde el momento de la fuerza distribuida alrededor de cualquier eje a través del punto es 0, se seleccionanarbitrariamente los ejes xy, tal como se muestra en la figura.1. Puesto que el momento de la resultante debe ser igual al momento del sistema de fuerzas distribuidas alrededor de cualquier eje, por ejemplo el ejey.
pAx´=∫▒Axp dA

Donde x’ es la distancia desde el eje y hasta la resultante. Como p es constante.
x´=1/A ∫▒Ax dA=Xg
En la cual Xg es la distancia al centroide del área. Porconsiguiente, para un área horizontal sujeta a una presión estática, resultante pasa a través del centroide del área (Streeter V.)
Centro de Presión La línea de acción de la fuerza resultante tiene su punto de aplicación sobre la superficie en un punto conocido como centro de presión, e igualando el momento con relación al eje O-x de las resultantes de la fuerza debida a la presión a la suma de losmomentos de las componentes, se tiene
Fy=∫▒y dF=pgsenα∫▒〖y^2 dA〗
Según la ecuación (1) y también
y=(pgsenα ∫▒〖y^2 dA〗)/(pg senα ∫▒ydA)=I/Ayᵨ
Donde
y= Coordenada y del centro depresión
I= Momento segundo de la superficie A con relación al eje O-x
yᵨ= Coordenada y centro de gravedad
A= área de la superficie
Es decir la distancia coordenada y del centro de presión de una superficie plana ala intersección de dicho plano con el plano piezometrico es igual al cociente de los momentos segundarios y primario de la superficie con relación a dicha intersección.
La coordenada xᵨ se obtendrá análogamente mediante la igualdad de momentos (Giles, 1962).
Fxᵨ=∫▒xdF
PROCEDIMINETO
Elevo la altura del agua hasta la arista más baja del toroide y se puso el valor del medidor de niveles...