Flotabilidad Y Caudal

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INTRODUCCION

Cualquier objeto que se coloque en un fluido experimenta una fuerza de flotación que tiende a elevarlo, lo que ayuda a darle apoyo. Si permanece tranquilo en una alberca, usted flotara aun cuando se encuentre sumergido casi por completo. Sera de ayuda si viste un traje salvavidas o un flotador. ¿Cómo podría calcular la cantidad defuerza que ejerce el fluido sobre su cuerpo? ¿De que manera aprovecharía este principio en algunas aplicaciones mencionadas u otras que haya propuesto?
Todo lo anterior son conceptos de flotabilidad y estabilidad y es el tema a tratar en este documento; presentando definiciones básicas, aplicaciones, ecuaciones problemas resueltos y algunos gráficos para su mejor entendimiento.
Además seincluye una investigación sobre caudales que es un tema de mucha importancia en la mecánica de fluidos y específicamente en obras de ingeniería civil; De nuevo se presentan las definiciones básicas, los tipos de caudal y los tipos de medición de caudal.
Le invito a que tome un poco de su tiempo para revisar el trabajo y espero que la información recolectada sea de su agrado y aprobación.-------------------------------------------------
FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD

Definiciones Básicas

Flotabilidad

La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro del fluido. Se dice que un cuerpo está en flotación cuando permanece suspendido en un entorno líquido o gaseoso, es decir en un fluido."Un objeto flotará sobre un fluido (ambos bajo el efecto fuerza de una gravedaddominante) siempre que el número de partículas que componen el objeto sea menor al número de partículas del fluido desplazadas".

La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas. La flotabilidad es positiva cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido, es negativa cuando el cuerpo tiene adescender dentro del fluido, y es neutra cuando se mantiene en suspensión dentro del fluido. La flotabilidad viene establecida por el Principio de Arquímedes, y si el cuerpo fuera de naturaleza compresible su flotabilidad se verá modificada al variar su volumen según la Ley de Boyle-Mariotte.

Para que un objeto flote sobre un líquido o un gas el objeto debe tener menor densidad que el líquido o elgas sobre el que queremos que flote. Así de sencillo. Recordemos que la densidad es la masa/volumen. Por ejemplo si la densidad del agua es de 1g/cm3 cualquier objeto que tenga menos de esa densidad flotará y los que tengan mayor se hundirán. Los que tenga las misma densidad se sumergirán en al medio de la profundidad sin llegar al fondo por completo. Debemos recordar que si un barco es de unmaterial denso como el aluminio o el hierro, no todo el barco es de la densidad del hierro o del aluminio, por que el barco es hueco (aire). Por tanto la densidad del barco tendremos que calcularla con la masa de hierro + la masa de pasajeros dividiéndolo entre el total del volumen del barco (incluido el espacio vacío). Esta densidad lógicamente tendrá que ser menor de 1g/cm3 para que flote, y dado quela densidad de la mayoría del barco es de caso 0g/cm3 porque es aire esto se consigue fácilmente.

Estabilidad (cuerpos sumergidos por completo)
Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal. Los submarinos y globos meteorológicos son dos ejemplos cotidianos de cuerpos sumergidos por completo enun fluido. Es importante que este tipo de objetos permanezcan con una orientación específica a pesar de acción de las corrientes, vientos o fuerzas de maniobra.
La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es que su centro de gravedad este por debajo de su centro de flotabilidad.
El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen...