Unidad 2 Mecanica De Fluido
Páginas: 5 (1074 palabras)
Publicado: 12 de febrero de 2013
ECUACION FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA
La Hidrostática es el capítulo de la Hidráulica que estudia los líquidos en reposo. Sus aplicaciones en la Ingeniería en general, y en la Ingeniería Civil en particular, son diversas abarcando el amplio campo que va desde la determinación de fuerzas o solicitaciones que permiten diseñar las estructuras que los contienen, pasando por la medición en fluidos,hasta llegar a la problemática de los cuerpos sumergidos y en particular el equilibrio de los cuerpos flotantes, de tanta aplicación en la Ingeniería Naval
Si de la expresión de Bernoulli se eliminan los términos función de la velocidad, es decir los que implican movimiento se obtiene la ecuación fundamental de la Hidrostática:
En la que:- z es la altura de la partícula considerada conrespecto al plano de comparación.- p es la presión en el plano horizontal de la partícula en estudio.-γ es el peso específico del líquido (constante en la práctica).- cte. es un número que es siempre el mismo para todas las partículas y que representa la altura total en metros, sumando la de posición con la de presión.
La forma más conocida de la ecuación fundamental surge del siguiente análisis, elque se reproduce brevemente a los efectos de: repasar los conceptos básicos y a la vez extrapolarlos a la aplicación en conducciones, con el propósito de mostrar que es la misma expresión la que resuelve todos los problemas de la Hidrostática, a pesar de que no parecen similares a simple vista
Fuerzas sobre superficies sumergidas (planas y curvas).
La fuerza sobre una superficie sumergida secompone de:
1. La magnitud de la fuerza.
2. La dirección de la fuerza.
3. La línea de acción de la fuerza
FUERZA HIDROSTATICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
Sea la superficie de la figura, se desea determinar la fuerza sobre su superficie superior, si ésta está bajo la presión de un líquido mientras que por el otro lado no tiene presión aplicada.
Como parte del diseño de algunassuperficies que se encuentran sumergidas es necesario conocer la resistencia a las fuerzas actuantes (hidrostática). Se requiere entonces determinar la magnitud, dirección, y localización de las fuerzas sobre el área.
La fuerza debida a la presión hidrostática en realidad se distribuye sobre toda el área pero se determina una fuerza resultante y su localización. La dirección siempre seráperpendicular al área veamos el caso más simple de una superficie plana vertical sección transversal rectangular de ancho B completamente en contacto con el líquido de peso específico ϒ constante. El sistema de referencia y inicia en la superficie de agua y está dirigido hacia el fondo.
La presión ejercida a una profundidad cualquiera se obtendrá con la ecuación general de la hidrostática y eldiferencial de fuerza ejercido sobre un elemento de área diferencia dy*B que está localizado a una profundidad y dependerá de dicha presión. La fuerza total o resultante FR sobre la superficie será la sumatoria de todos los diferenciales.
El punto de aplicación de la fuerza es el centroide del triángulo de presión, localizado a h/3 desde la base (figura 12)
FUERZA SBRE UNA SUPERFICIE CURVA SUMERGIDASuponiendo un líquido interior del tanque figura 14, para determinar la fuerza total resultante sobre la superficie curva se debe obtener las componentes horizontal y vertical.
Separando el líquido contenido entre la superficie curva y sendos planos horizontales y verticales se tiene el diagrama de cuerpo libre ABC de la figura 14, las fuerzas actuantes serian:
1- F1 fuerza de presión debidoal fluido sobre la superficie AB
2- F2 fuerza hidrostática debido al fluido sobre la superficie AC
3- FH reacción horizontal de la superficie curva sobre el fluido
4- FV reacción vertical de la superficie curva sobre el fluido
5- W peso del fluido considerado
Por acción reacción la fuerza que el fluido ejerce sobre la superficie curva seria la misma pero la magnitud...
La Hidrostática es el capítulo de la Hidráulica que estudia los líquidos en reposo. Sus aplicaciones en la Ingeniería en general, y en la Ingeniería Civil en particular, son diversas abarcando el amplio campo que va desde la determinación de fuerzas o solicitaciones que permiten diseñar las estructuras que los contienen, pasando por la medición en fluidos,hasta llegar a la problemática de los cuerpos sumergidos y en particular el equilibrio de los cuerpos flotantes, de tanta aplicación en la Ingeniería Naval
Si de la expresión de Bernoulli se eliminan los términos función de la velocidad, es decir los que implican movimiento se obtiene la ecuación fundamental de la Hidrostática:
En la que:- z es la altura de la partícula considerada conrespecto al plano de comparación.- p es la presión en el plano horizontal de la partícula en estudio.-γ es el peso específico del líquido (constante en la práctica).- cte. es un número que es siempre el mismo para todas las partículas y que representa la altura total en metros, sumando la de posición con la de presión.
La forma más conocida de la ecuación fundamental surge del siguiente análisis, elque se reproduce brevemente a los efectos de: repasar los conceptos básicos y a la vez extrapolarlos a la aplicación en conducciones, con el propósito de mostrar que es la misma expresión la que resuelve todos los problemas de la Hidrostática, a pesar de que no parecen similares a simple vista
Fuerzas sobre superficies sumergidas (planas y curvas).
La fuerza sobre una superficie sumergida secompone de:
1. La magnitud de la fuerza.
2. La dirección de la fuerza.
3. La línea de acción de la fuerza
FUERZA HIDROSTATICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
Sea la superficie de la figura, se desea determinar la fuerza sobre su superficie superior, si ésta está bajo la presión de un líquido mientras que por el otro lado no tiene presión aplicada.
Como parte del diseño de algunassuperficies que se encuentran sumergidas es necesario conocer la resistencia a las fuerzas actuantes (hidrostática). Se requiere entonces determinar la magnitud, dirección, y localización de las fuerzas sobre el área.
La fuerza debida a la presión hidrostática en realidad se distribuye sobre toda el área pero se determina una fuerza resultante y su localización. La dirección siempre seráperpendicular al área veamos el caso más simple de una superficie plana vertical sección transversal rectangular de ancho B completamente en contacto con el líquido de peso específico ϒ constante. El sistema de referencia y inicia en la superficie de agua y está dirigido hacia el fondo.
La presión ejercida a una profundidad cualquiera se obtendrá con la ecuación general de la hidrostática y eldiferencial de fuerza ejercido sobre un elemento de área diferencia dy*B que está localizado a una profundidad y dependerá de dicha presión. La fuerza total o resultante FR sobre la superficie será la sumatoria de todos los diferenciales.
El punto de aplicación de la fuerza es el centroide del triángulo de presión, localizado a h/3 desde la base (figura 12)
FUERZA SBRE UNA SUPERFICIE CURVA SUMERGIDASuponiendo un líquido interior del tanque figura 14, para determinar la fuerza total resultante sobre la superficie curva se debe obtener las componentes horizontal y vertical.
Separando el líquido contenido entre la superficie curva y sendos planos horizontales y verticales se tiene el diagrama de cuerpo libre ABC de la figura 14, las fuerzas actuantes serian:
1- F1 fuerza de presión debidoal fluido sobre la superficie AB
2- F2 fuerza hidrostática debido al fluido sobre la superficie AC
3- FH reacción horizontal de la superficie curva sobre el fluido
4- FV reacción vertical de la superficie curva sobre el fluido
5- W peso del fluido considerado
Por acción reacción la fuerza que el fluido ejerce sobre la superficie curva seria la misma pero la magnitud...
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