flotabilidad practica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO

CARRERA
“ING. EN ROBÓTICA INDUSTRIAL”

MATERIA
“MECÁNICA DE FLUIDOS”

PROFESOR
“OSCAR NOEL REYES PEDRAZA”

PRACTICA
“FLOTABILIDAD”

GRUPO
“5RV1”

ALUMNOS
SANTIAGO TOLEDO WILBER
BANDALA DURAN CESAR OBDULIO
CAMPOS CABRERA MISAEL ABRAHAM
URBANO SALDIVAR ISAAC ISAIMéxico D. F. a 30 DE ABRIL DE 2013



Contenido




PRACTICA 1
OBJETIVO
Comprobar las fuerzas de flotación o empuje que ejerce un fluido hacia arriba sobre un cuerpo sumergido en él.

MARCO TEÓRICO
FLOTACION
Los mismos principios que empleamos para calcular las fuerzas hidrostáticas sobre superficies también pueden aplicarse al cálculo de la resultante sobre un cuerpo completamentesumergido o un cuerpo que flota, se deducen entonces dos leyes de flotación enunciadas por Arquímedes en el siglo tercero a.C.:
1. Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de flotación igual y vertical al peso del fluido que desaloja.
2. Un cuerpo que flota desaloja su propio peso en el fluido que flota.



Estas dos leyes se deducen fácilmente observando la figura siguiente enla figura de la izquierda observamos que el cuerpo está limitado por una superficie superior curvada y otra inferior, también curvada. La siguiente ecuación nos indica que el cuerpo experimente una fuerza vertical
FF= FV (2)- FV (1)…(1)
= (peso del fluido sobre 2)- (peso del fluido sobre 1)
= peso del fluidodesplazado por el cuerpo
Alternativamente, en la figura de la derecha podemos sumar las fuerzas verticales elementales que actúan sobre el cuerpo:
FF=ʃcuerpo(p2-p1)dAh=-pgʃ(z2-z1)dAh=(pg)(volumen del cuerpo)…(2)
Ambos resultados son la expresión matemática de la primera ley de Arquímedes.
Como los líquidos son relativamente pesados, somos conscientes de sus fuerzas de flotación, pero los gasestambién ejercen fuerzas análogas en los cuerpos sumergidos en ellos. Por ejemplo, los seres humanos tienen un peso especifico medio de aproximadamente 60 lb/ft3. El peso de una persona es de unas 180lbf y su volumen por tanto de 3ft3. Sin embargo, al hacer esto estamos despreciando la flotación producida por el aire en el ambiente. En condiciones normales, el peso del aire es de 0,0763 lb/ft3 y, portanto, la fuerza de flotación es de aproximadamente 0,23 lbf. Si se midiera en el vació, el peso de una persona aumentaría 0,23 lbf. En el caso de globos y dirigibles, la fuerza de flotación no solo es depreciable, sino que es el factor dominante en le diseño. Muchos otros fenómenos, como la convección natural del calor y la mezcla vertical en los océanos, dependen de fuerzas de flotación que, pesea ser muy pequeñas, juegan un papel decisivo.
Los cuerpos que flotan son un caso especial, ya que solo una parte está sumergida, permaneciendo el resto por encima de la superficie libre. La siguiente figura ilustra este caso, apareciendo sombreado el volumen desplazado. En este caso, la ecuación 2 se modifica y queda:
FF = (pg) (volumen desplazado)=peso del cuerpo flotante…(3)



La fuerzade flotación no solo equilibra el peso, sino que debe estar aplicada en la misma línea vertical, ya que en el equilibrio estático no puede haber momentos. La ecuación 3 es el equivalente matemático de la segunda ley de Arquímedes

PROCEDIMIENTO
En esta práctica lo que se busca encontrar o entender es que para un cuerpo sumergido existen ciertas fuerzas de empuje o flotación que se ejerceránde forma uniforme en todo el cuerpo, teniendo así que demostrar este hecho se nos proporciono un dinamómetro junto con un grupo de 5 probetas de distintos materiales (latón, aluminio, y cobre) para poder entender este hecho.
Lo primero que se procedió a hacer en esta práctica fue identificar los materiales de los que estaban hechas dichas probetas, para después separarlas para poder tomar...