Fluidos

Laboratorio de Mecánica de Fluidos I

“Fuerza de presión sobre una placa plana sumergida”

Paul Isaac Urjilez Vásquez
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)
Guayaquil - Ecuador
paisurji@espol.edu.ec

Resumen
Esta práctica tiene como objetivo determinar el peso específico del agua y determinar lamagnitud y posición es decir centro de presión de la fuerza de presión resultante sobre una placa plana sumergida, mediante el uso de un equipo de laboratorio de termofluidos que tiene la forma de un cuarto de corona circular, este recipiente se llenó con agua a cierta altura hasta equilibrar el contrapeso en uno de sus extremos con la ayuda de estos pesos determinaremos cual es la fuerza de presiónejercida sobre la placa plana, estos datos los registramos en una tabla, el mismo procedimiento ya mencionado fue repetido 5 veces para obtener diferentes fuerzas con distintos valores de altura de agua y pesos, con estas datos graficamos la curva M vs h de tal manera que nos ayude a obtener el valor del peso específico del agua, mediante el método de ajuste de datos denominado regresión lineal.Palabras Clave: peso específico, centro de presión, fuerza de presión.

Abstract
This practice aims to determine the specific weight of water and determine the size and position of center of pressure is the force resulting pressure on a submerged flat plate, using a thermofluid laboratory equipment that has the form of a fourth annulus, this vessel was filled with water at a certain height tobalance the counterweight on one end with the help of these weights will determine which is the pressure force exerted on the flat plate, these data are recorded in a table the same procedure was repeated above 5 times to get different forces with different values ​​of water height and weight, these data plot M vs. h curve in such a way that helps us to get the value of specific weight of waterby data setting method called linear regression.
Key Words: specific weight, center of pressure, pressure force.

Introducción

Fluido
Es una sustancia que se deforma continuamente baja la acción un esfuerzo de corte, su deformación es proporcional a la tasa de deformación y adquiere la misma velocidad de la superficie a la cual está conectada.

Densidad
La densidad es una magnitud querelaciona la cantidad de masa con la cantidad de volumen de un determinado cuerpo. La densidad es llamada a menudo también masa específica, y su inverso, volumen específico.
ρ=mV Kgm3

Peso específico
Se define el peso específico como el peso de una sustancia, el producto de la densidad por la aceleración de la gravedad:
γ=ρ.g Nm3

Fuerza de presión sobre una placa:Al no existir esfuerzos de corte en un fluido estático, la fuerza hidrostática sobre cualquier elemento de la superficie debe actuar normal a la misma.

Figura 1. Representación de fuerza de presión
Para un elemento infinitesimal, la superficie superior, valdrá:
ⅆFn=-p⋅ⅆA
y la fuerza de presión está dada, por:
ⅆA=ⅆx⋅ⅆy⋅k
La fuerza resultante que actúa sobre la superficie se encuentrasumando las contribuciones de las fuerzas infinitesimales sobre el área completa:
F=A-P⋅ⅆA
Para poder evaluar la integral, tanto la "p" como "dA" se deben expresar en términos de las mismas variables, como la ecuación básica de la estática es:
ⅆpⅆh=-ρ⋅g
Si para la superficie libre (h0) la presión es p0, podemos integrar la relación presión altura para obtener una expresión para la presión "p", acualquier profundidad "h".
Como la densidad es constante, entonces:
p-p0=-ρ⋅gh-h0
Tomando h0 = 0, como referencia, y teniendo en cuenta que “h” tiene un valor negativo, nos queda:
p=p0+ρgh
Por otra parte la profundidad en función de "y", vale:
h=ysinθ
Por lo que la expresión de la fuerza, eliminando el signo negativo, que nos indica que el vector fuerza tiene el sentido contrario al vector...