Mecanica De Fluidos

FIUSAC
2do Semestre de 2012

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS
Instructor: Ing. Luis Manuel Sandoval
FUERZA DE EMPUJE O BOYAMIENTO

La fuerza resultante ejercida sobre un cuerpo por un fluido estático que se encuentra sumergido o flotando se conoce como la fuerza de boyamiento. Ésta siempre actúa verticalmente hacia arriba. No puede existir componente horizontal de la resultante debido aque la proyección del cuerpo sumergido o la porción sumergida de un cuerpo flotante sobre un plano vertical siempre es cero. Arquímedes estableció que la fuerza de empuje o de boyamiento es igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo flotante.

FB   DESPLAZADO
ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES. La estabilidad de los cuerpos flotantes depende de si se desarrolla un momento derectificación cuando el centro de gravedad y el centro de empuje se desalinean de la vertical debido al desplazamiento del centro de empuje. El centro de empuje se desplaza porque cuando el objeto flotante se inclina, varía la forma del volumen de líquido desplazado y, por tanto, su centro de gravedad pasa a otra posición. La figura a muestra un cuerpo flotante en equilibrio, con su centro de gravedad (CG)situado por encima del centro de empuje (CB). Si el CG se sitúa en la derecha de la línea de acción del empuje cuando el cuerpo se gira ligeramente en el sentido contrario a las agujas del reloj, tal como se muestra en la figura b, el cuerpo es estable.,Si el CG se sitúa a la izquierda de la línea de acción del empuje, como en la figura c, el cuerpo flotante es inestable.

La diferenciaciónentre estabilidad e inestabilidad también puede hacerse al observar el punto de intersección del eje (A-A) del cuerpo flotante con línea de acción del empuje (B-B). A este punto se le conoce con el nombre de metacentro (mc). De la observación de las figuras b y c se deduce claramente que el cuerpo flotante es estable si el CG está por debajo del mc e inestable si su CG está por encima del mc. Ladeterminación de si el CG está por debajo o sobre el mc (y por lo tanto la estabilidad o la inestabilidad, respectivamente), puede realizarse numéricamente utilizando la ecuación siguiente para calcular la distancia desde el CB al mc:

MB 

I Vd

donde MB = distancia desde CB al mc (ver figura d) I = momento de inercia de una sección horizontal del cuerpo tomada en la superficie del fluidocuando el cuerpo flotante está sin cabeceo. Vd = volumen del fluido desplazado. Una vez determinada la distancia MB, se puede juzgar que es estable si el mc está por encima del CG del cuerpo flotante o que es inestable si está por debajo del CG.

Practica 2: Empuje y Estabilidad de los Cuerpos Flotantes

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2do Semestre de 2012

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS
Instructor: Ing. LuisManuel Sandoval

De donde VD  E /  H 2O  o bien

VD  W /  H 2O
Vd =2710 gr/ (1.0 gr/cm³) = 2,710 cm³ Con estos valores se puede evaluar la altura MB: Cálculo teórico del Metacentro Los datos básicos para este cálculo son: Ancho del pontón (A) =20.20 cm. Largo del pontón (L) =36.00 cm. Peso total del pontón (W) =2710 gr. En los libros de textos se encuentra la siguiente fórmula que determinala altura entre el centro de empuje (B) y el metacentro (M). MB = 24,727.22 cm4 /2710 cm3= 9.124 cm Como el volumen del cuerpo sumergido es igual al volumen del líquido desplazado, entonces se tiene: Vd=A*L*Hs, (donde Hs, es la altura sumergida), ver figura Hs=Vd /(AL)=2710cm3 /(20.2cmx36cm) = 3.73 cm MC = MB – BC donde BC=Hs/2:

MB 

I xx Vd

MC teórico,=9.124-(3.73/2) = 7.26 cm Como elvalor calculado es positivo entonces se puede decir que la estabilidad rotacional del pontón es estable.

Donde: Ixx,=Momento de inercia de la figura del fondo del pontón. Vd = Volumen del cuerpo sumergido. El eje x-x corresponde al eje más largo del fondo del pontón. (o momento de inercia menor) Momento de Inercia (Ixx): Ixx = bh³/12= 24,727.22 cm4 (36*20.2³)/12 =

Debido a que el cuerpo...