gua de presion hidroestatica

Universidad del Norte
División de Ingenierías
Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Objetivo General
Estudiar la fuerza resultante en superficies planas sumergidas y relacionar esta con las variables pesos especifico
del fluido y parámetros geométricos de la superficie.

Objetivos Específicos
 Determinar la posición de la línea de accióndel empuje y comparar la posición determinada
experimentalmente con la que teóricamente presenta.
 Determinar la fuerza que se ejerce sobre las superficies que están en contacto con un fluido.
 Determinar la posición del Centro de Presiones sobre una superficie plana parcialmente sumergida en un
líquido en reposo.
 Determinar la posición del Centro de Presiones sobre una superficie plana,completamente sumergida en un
líquido en reposo.

Marco Teórico
Superficie Plana Parcialmente Sumergida
Lo que se encuentra a continuación es una representación esquemática del aparato definiendo las dimensiones
físicas, además de aquellas mostradas anteriormente. Esta nomenclatura será usada a lo largo de la exposición
de ésta teoría.

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Departamento deIngeniería Mecánica

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Donde:
d es la profundidad de sumergimiento.
F es el empuje hidrostático ejercido sobre el cuadrante.
es la profundidad del centroide.
h’ es la profundidad del centro de presión, P.
h’’ es la distancia de la línea de acción del empuje bajo el pivote. Esta línea de acción pasa a través del
centro de presión, P.

Superficie Plana VerticalParcialmente Sumergida – Empuje en la Superficie
El empuje hidrostático F puede ser definido como
(1)
Donde el área A es:
y
De aquí

Superficie Plana Vertical Parcialmente Sumergida – Profundidad Experimental del Centro de
Presión
El momento, M puede ser definido como

El equilibrio del momento es producido por el peso, W aplicado en la punta ubicada en el extremo del brazo de
palanca. El momento esproporcional a la longitud del brazo de palanca, L.
Por equilibrio estático los dos momentos son iguales. Esto es:

Reemplazando términos conocidos y despejando

obtenemos:

Superficie Plana Vertical Parcialmente Sumergida – Profundidad Teórica del Centro de presión
El resultado teórico para la profundidad del centro de presión P, por debajo de la superficie libre es:
(2)
Donde Ix es el segundomomento del área de sección sumergida sobre un eje en la superficie libre. Luego:

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(3)
Se tiene para una sección rectangular que:
(4)
Sustituyendo (4) en (3) se obtiene:

(5)
Se tiene que de la ilustración que:

(6)

Superficie Plana Vertical Totalmente Sumergida
A continuación seencuentra una representación esquemática del aparato definiendo las dimensiones físicas,
además de aquellas mostradas anteriormente. Esta nomenclatura será usada a lo largo de la exposición de ésta
teoría.

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Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Donde:
d es la profundidad de sumergimiento.
F es el empujehidrostático ejercido sobre el cuadrante.
h es la profundidad del centroide.
h’ es la profundidad del centro de presión, P.
h’’ es la distancia de la línea de acción del empuje bajo el pivote, esta línea de acción pasa a través del
centro de presión, P.

Superficie Plana Vertical Totalmente Sumergida – Empuje Hidrostático
El empuje hidrostático F puede ser definido como: F
(7)

Superficie Plana VerticalTotalmente Sumergida – Profundidad Experimental del Centro de Presión
El momento, M puede ser definido como

El equilibrio del momento es producido por el peso, W aplicado en la punta ubicada en el extremo del brazo de
palanca. El momento es proporcional a la longitud del brazo de palanca, L.
Por equilibrio estático los dos momentos son iguales. Esto es:

Por sustitución de la derivada del empuje...