FUERZA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS

Mecnica de Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERIA

Tema: Fuerzas Sobre Superficies Sumergidas

Materia: Mecnica de Fluidos

Integrantes: Decena Guado Robinson

Cunya Chvez Anthony

Quispe Vigo Frank

Grupo: B

Docente : Ing. Giovanni Prez Campomanes

Nuevo Chimbote Per

2015

FUERZA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS

1. OBJETIVOS.

1.1.Determinar la fuerza que se ejerce sobre las superficies que estn en contacto con un fluido.

1.2. Determinar la posicin del Centro de Presiones sobre una superficie plana

parcialmente sumergida en un lquido en reposo.

1.3. Determinar la posicin del Centro de Presiones sobre una superficie plana,

completamente sumergida en un lquido en reposo.

2. FUNDAMENTO TERICO:

3. DESCRIPCIN DEL Equipo

Vista general del equipo

El accesorio consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor de un eje.

Cuando el cuadrante esta inmerso en el deposito de agua, la fuerza que acta sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercer un momento con respecto al eje de apoyo.

El brazo basculante incorpora un platillo y un contrapeso ajustable.

Deposito con patas regulables que determina su correcta nivelacin.

Dispone una vlvula de desage.

El nivel alcanzado por el agua en el depsito se indica en una escala graduada.

Especificaciones:

Capacidad del deposito: 5.5 litros

Distancia entre las masas suspendidas y el punto de apoyo: 285 mm

rea de la seccin: 0.007 m2

Profundidad total del cuadrante sumergido: 100 mm

Altura del punto de apoyo sobre el cuadrante: 100 mm

Se suministra un juego de masas de distinto pesos:

o 4 pesas de 100gr

o 1pesa de 50 gr

o 2 pesas de 20 gr

o 2 pesas de 20 gr

o 1pesa de 5 gr

Fundamento del equipo en la prctica:

La fuerza que ejerce un fluido sobre una superficie slida que esta en contacto con l es igual al producto de la presin ejercida sobre ella por su rea. Esta fuerza, que acta en cada rea elemental, se puede representar por una nica fuerza resultante que acta en un punto de la superficie llamado centro de presin.

Si la superficie slida es plana, la fuerza resultante coincide con la fuerza total, ya que todas las fuerzas elementales son paralelas. Si la superficie es curva, las fuerzas elementales no son paralelas y tendrn componentes opuestas de forma que la fuerzas resultante es menor que la fuerza total.

1. Inmersin Parcial. Tomando momentos respecto del eje (figura 1) en que se apoya

el brazo basculante se obtiene la siguiente relacin:

Donde (es el peso especfico del agua 1000kg/m3)

2. Inmersin Total. Tomando momentos respecto a! eje (figura 2) en que se apoya el

brazo basculante se obtiene:

Donde ho = h d/2 es la profundidad del centro de gravedad de la superficie plana.

4. MATERIALES Y EQUIPOS. .

Equipo Hidrulico FME - OS

Pesas:25 gr., 50 gr., 100gr.. 200. gr. .

Balde

Wincha

5. PROCEDIMIENTO.

Centro de presiones para inmersin parcial y total

1. Acoplar el cuadrante al brazo basculante enclavndolo mediante los dos pequeos tetones y asegurndolo despus mediante el tornillo de sujecin.

2. Medir y tomar nota de las cotas designadas por a, L, d y b; estas ultimas correspondientes a la superficie plana situada al extremo del cuadrante.

3. Con el depsito emplazado sobre el banco hidrulico, colocar el brazo basculante sobre el apoyo (perfil afilado) y colgar e] platillo al extremo del brazo.

4. Conectar con la espita de desage del depsito un tramo de tubera flexible, y llevar su otro extremo al sumidero. Extender, asimismo, la alimentacin de agua desde la boquilla impulsora del banco hidrulico hasta la escotadura triangular existente en ]a parte superior del depsito.

5. Nivelar el depsito actuando convenientemente sobre los pes de sustentacin, que son regulables, mientras se observa el "nivel de burbuja".

6. Desplazar el contrapeso del brazo basculante hasta conseguir que ste se encuentre horizontal.

7. Cerrarla espita de desage del fondo del depsito.

S. Introducir agua en el depsito hasta que la superficie libre de sta quede a nivel de la arista superior de la cara plana que presenta el cuadrante en su extremidad, y el brazo basculante est en posicin horizontal con ayuda de pesos calibrados situados sobre el platillo de balanza.

9. El ajuste fino de dicho nivel se puede lograr sobrepasando ligeramente el llenado establecido y, posteriormente, desaguando lentamente a travs de la espita. Anotar el nivel del agua indicado en el cuadrante, y el valor del peso situado en el platillo.

10. Incrementar el peso sobre el platillo de balanza y aadir, lentamente agua hasta que el brazo basculante recupere ]a posicin horizontal.

11. Tomar nota del nivel de agua y del peso correspondiente.

12. Repetir la operacin anterior, varias veces, aumentando en cada una de ellas, progresivamente, el peso en el platillo hasta que, estando nivelado el brazo basculante. el nivel de la superficie libre del agua alcance la cota mxima sealada por la escala del cuadrante.

13. A partir de ese punto, y en orden inverso a como se fueron colocando sobre el platillo, se van retirando los incrementos de peso aadidos en cada operacin. Se nivela el brazo (despus de cada retirada) utilizando la espita de desage y se van anotando los pesos en el platillo y los niveles de agua.