INTRODUCCION

El kit para experiencias de hidrostática sirve para demostrarnos que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático, que depende del área de la superficie o la altura de su baricentro medida desde la superficie libre.

Los resultados experimentales pueden además ser comparados con los valores teóricos

Se realizara una prueba de empuje hidrostático sobre las superficies inmersas con una balanza la cual sumergirá dos cuerpos de diferente geometría, en este laboratorio pondremos a prueba y observaremos los diferentes cálculos aplicados teóricamente y sus resultados prácticos. Un cuadrante está montado sobre un brazo de balanza asentado sobre filos de cuchilla. Los filos coinciden con el centro del arco del cuadrante. Por lo tanto, de todas las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre el cuadrante cuando éste está sumergido, la única que genera un momento sobre el eje de apoyo, es ejercida sobre la cara rectangular del corte, ya que el brazo de palanca de las demás es nulo por ser éstas radiales.

El peso del cuadrante cuenta con un contrapeso de posición ajustable y un platillo al que se le agregan las pesas para compensar el empuje del líquido.

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Este conjunto va montado sobre un tanque acrílico que puede ser nivelado mediante patas roscadas. El alineamiento correcto está indicado por un nivel de burbuja circular montado sobre la base del tanque.

Un indicador fijado en un lado del tanque muestra cuando el brazo está equilibrado en posición horizontal. El agua entra por la parte superior del tanque mediante un tubo flexible y puede vaciarse a través de una válvula fijada en un costado.

Una escala situada en el lateral del cuadrante indica el nivel de agua.

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OBJETIVOS

OBJTIVO GENERAL

El principal objetivo es demostrar que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático.

Demostrar que la fuerza hidrostática de empuje experimental presenta una variación con la fuerza de empuje calculada

Dominar el manejo de Kit para Experiencias de Hidrostática respecto a fluidos.Conocer el procedimiento y finalidad del Kit para Experiencias de Hidrostática.

OBJETIVO ESPECIFICO

Este laboratorio es realizado con varios objetivos:

Implementar los conocimientos en las distintas materias y disciplinas en la determinación del empuje hidrostático.

Fomentar la creatividad y el trabajo en equipo Aprender a solucionar problemas basándose en los

conocimientos adquiridos en clase y en la vida cotidiana. Usar los conocimientos para interpretar los resultados con el fin

de analizar los resultados obtenidos en el laboratorio.

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Equipos y Accesorios

Estabilidad de un cuerpo flotador

El kit está compuesto por:

• Un recipiente transparente dotado de toberas para la alimentación y la descarga del líquido en nuestro caso el agua.

• Regla métrica para la detección de la superficie libre del agua.

• Dispositivos para el apoyo de la balanza.

• 2 perfiles flotadores de forma diversa (con relativos paneles para la fijación a la balanza)

El recipiente está apoyado directamente sobre el banco base H89.8D o bien de fuente externa

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FUNDAMENTO TEORICO

Antes de presentar el desarrollo de la práctica, es necesario presentar algunos conceptos:

Permite el estudio del comportamiento de un flotador y de los factores que determinan su estabilidad. Un flotador de forma rectangular flota sobre el agua y posee un árbol que tiene un contrapeso el cual suministra sobre la escala graduada, la inclinación del mismo. Se verificara que la inestabilidad se obtiene cuando baricentro están a la misma altura.

Los resultados experimentales pueden además ser comparados con los valores teóricos

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PROCEDIMIENTOSA continuación principales experiencias que se pueden realizar en el banco H89.8DCada ejercitación está presidida por una breve descripción de las finalidades que se propone; después sigue una descripción acerca de las modalidades de las pruebas y de la conexión entre los distintos elementos del banco en el cual se realizan estas pruebasLa ejercitación se concluye con una parte que se refiere a la interpretación de los resultados; en esta parte se recuerdan las nociones teóricas que son la base del fenómeno observado.

• Monte en la balanza el cuerpo flotador con extremos planos o con extremos chaflanados.

• Desplace la masa W hasta obtener el equilibrio de la balanza. La masa P debe estar en el cero de la escala.

• Ponga la balanza en el recipiente y coloque la regla metálica con el cero en correspondiente del vértice inferior del cuerpo.

• llene el recipiente de agua hasta leer en la regla una altura y= 130 a 140mm.

• Desplace la masa P hacia la derecha hasta obtener el equilibrio del sistema.

• Lea el valor de “x” poner en el cuadro las lectura realizada• desplace hacia la izquierda el peso d una cantidad fija (20

o 30mm)• abra el grifo inferior y descargue el agua hasta obtener de

nuevo el equilibrio del sistema • lea el valor “y” y escribir en el cuadro.• Repita las operaciones de 4 a 5 hasta volver a poner la

masa P cerca de cero.

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EMPUJE HIDROSTATICO SOBRE LAS SUPERFICIES INMERSAS

EMPUJE

S =δ*H cg*A

Dónde: δ = 9.8 N

dm3

H cg=y2

A= y*b= 100 mm2

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Semp. cal=4.9y210−4

Empuje experimental

Sexp .=p∗x

300−y2

Y [mm] X[mm] Scalc.[N] Sexp[N]141 151 9.74 7.89122 110 7.29 5.52101 71 4.41 3.4185 47 3.54 2.1965 23 2.07 1.03

1 2 3 4 56065707580859095

100105110115120125130135140145

RESULTADOS EXPERIMENTALES

NIV

EL D

EL A

GUA

EN m

m

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CONCLUCIONES

La finalidad de la prueba es demostrar que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático, que depende del área de la

superficie y de la altura de su baricentro medida desde la superficie libre.

Note como los puntos experimentales se alejan bastante de los puntos teóricos; esto se debe fundamentalmente a los errores de forma del

cuerpo por lo que el empuje de flotabilidad (empuje de Arquímedes) no resulta perfectamente equilibrado.

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ANEXOS

Figura 1.

El Kit asociado al grupo hidráulico de base, en particular permite estudiar la estabilidad de un cuerpo flotador y tiene determinaciones de la altura matemática y del centro de presión

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Estabilidad de un cuerpo Flotador

Altura Metacéntrica – centro de presión

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