Hidráulica Practica de Laboratorio 1

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Hidráulica Básica Practica N° 1 “Hidrostática” Profesora: Rosalía Pérez Delgado Alumno: Alcántara Vargas Alejandro Grupo: 4CM04

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Practica 1 de Laboratorio

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura

Hidráulica Básica

Practica N° 1

“Hidrostática”

Profesora: Rosalía Pérez Delgado

Alumno: Alcántara Vargas Alejandro

Grupo: 4CM04

Objetivo

Comprender los principios de la Hidrostática, a través de experimentos.Entender los siguientes • Principio de Pascal• Principio de Arquímedes• Ecuación Fundamental de la Hidrostática

Consideraciones Teóricas

- Ecuación Fundamental de la Hidrostática

La presión en un punto del interior de un fluido (presión hidrostática) es directamente proporcional a su densidad, a la profundidad en la que se encuentre dicho punto y a la gravedad del sitio en el que se encuentre el fluido.

P = ɣ h

Dónde:P = Presión Hidrostática

ɣ = Peso específico del fluido h = Altura

- Principio de Arquímedes “Toda presión ejercida en el seno de un fluido se transmite con la misma magnitud en todas direcciones en ese plano horizontal de referencia”

Laboratorio: “Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en el seno de un fluido experimenta una fuerza del volumen del líquido desplazado o desalojado”

E = ɣF VD

Dónde:E = Empuje

ɣF = Peso específico del fluido VD = Volumen Desplazado

- Principio de Pascal “La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido” Blaise Pascal (1623–1662)

Laboratorio: “Toda presión ejercida en el seno de un fluido, se transmite con la misma magnitud en todas direcciones en ese plano horizontal de referencia” Px = Py = Pz = P

ΔPx = ΔPy = ΔPz

Ecuación Fundamental de la Hidrostática

La presión en un punto del interior de un fluido (presión hidrostática) es directamente proporcional a su densidad, a la profundidad en la que se encuentre dicho punto y a la gravedad del sitio en el que se encuentre el fluido.

P = ɣ h

Dónde:P = Presión Hidrostática

ɣ = Peso específico del fluido h = Altura

Equipo utilizado- Balanza Hidrostática - 2 Vasos de Precipitado- Recipiente divisorio - Pesas - Tubos de ensaye en variación en forma y volumen

Desarrollo de la Práctica Utilizando tubo de precipitado vaciamos agua en un tubo de ensaye (previamente colocado en la Balanza Hidrostática).Observamos como entra la balanza en equilibrio y se mide el volumen de agua que se necesitó para llegar a ese equilibrio, comprobamos la altura. Repetiremos el mismo procedimiento pero variaremos el tubo de ensaye en volumen y forma.

Comprobamos que ciertamente solo el peso específico del fluido y su altura es lo que necesitamos para obtener la Presión, La Cantidad de fluido y volumen no interfieren.

Principio de Arquímedes

“Toda presión ejercida en el seno de un fluido se transmite con la misma magnitud en todas direcciones en ese plano horizontal de referencia”

Laboratorio: “Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en el seno de un fluido experimenta una fuerza del volumen del líquido desplazado o desalojado”

E = ɣF VD

Dónde:E = Empuje

ɣF = Peso específico del fluido VD = Volumen Desplazado

Equipo utilizado

• Experimento 1- Balanza de Arquímedes - Charola con Contrapesas- 2 Vasos de Precipitado • Experimento 2- 2 Vasos de Precipitado - Cilindro de Vidrio con Bisel en uno de los Extremos- Tapa de Vidrio con una incrustación de metal con hilo

Desarrollo de la Práctica

Experimento 1

Con la Balanza de Arquímedes utilizamos dos cilindros:Uno hueco y Uno solido que encajan perfectamente el uno en el otro.El peso de los dos cilindros conectados en un extremo de la balanza se calibracon un peso del otro lado de la báscula.

Colocaremos un recipiente con agua de manera que cubra todo el cilindro sólido y esto provocara que el agua ejerza una fuerza de empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del cilindro sólido, provocando que se desbalance la báscula.

Para regresar al balance entre ambos extremos, se coloca agua el cilindro hueco hasta el borde.

Este cilindro (ya con agua en su interior) ejerce una fuerza igual al peso del volumen del agua que contiene pero está, en dirección vertical descendente cancelando la fuerza vertical ascendente del empuje provocado por el cilindro sumergido.

Comprobando el Principio de Arquímedes, La balanza regresa a su posición original.

Desarrollo de la Práctica

Experimento 2

Se utilizó un cilindro de vidrio con tapa del mismo material, sujeta con un hilo. Se colocó la tapa en el cilindro y se sumergió parcialmente en un vaso de precipitado, la tapa no cayó al fondo del vaso porque en el actuaba el empujedel volumen de agua que había desplazado la parte del cilindro sumergida, manteniendo la tapa en su posición.

Al empezar a vaciar agua en el cilindro, el agua ejerció un peso o fuerza vertical descendente y cuando el volumen de agua vaciada dentro del cilindro fue igual al volumen desplazado por el mismo la tapa de vidrio cayó hacia el fondo del vaso. Debido a que el peso del agua vaciada en el cilindro, cancelo el empuje que género el peso del agua desplazada del mismo. Comprobando así, el Principio de Arquímedes.

Principio de Pascal “La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido” Blaise Pascal (1623–1662)

Laboratorio: “Toda presión ejercida en el seno de un fluido, se transmite con la misma magnitud en todas direcciones en ese plano horizontal de referencia” Px = Py = Pz = P

ΔPx = ΔPy = ΔPz

Equipo utilizado

• Experimento 1- Soporte Universal - Pinzas para Soporte Universal- Globo, Jeringa o Pulpo de Pascal- Agua con Azul de Metilo • Experimento 2- Recipiente de Vidrio - Capsula con membrana elástica, direccionado hacia un manómetro diferencial en “U”

Desarrollo de la Práctica

Experimento 1

La presión en un fluido es trasmitida igual en todas direcciones, Para comprobarlo, se utilizó un manómetro deferencial U conectado a una capsulacon una membrana muy sensible y se sumergió en un contenedor con agua. Se roto 360 grados comprobando que la medida de presión en el manómetro no varía con respecto la posición de la membrana.

Desarrollo de la Práctica

Experimento 2

Con el Globo, Jeringa o Pulpo de Pascal, apreciamos cómo se distribuye la presión por todos los tubos comunicados y como todos se nivelan a la misma altura.

Cuestionario1.- Explique el principio fundamental de la Hidrostática. R.- La presión en un punto del interior de un fluido (presión hidrostática) es directamente proporcional a su densidad, a la profundidad en la que se encuentre dicho punto y a la gravedad del sitio en el que se encuentre el fluido.

2.- Tres ejemplos donde se aplique el Principio Fundamental de la Hidrostática.R.- • Nivelación con manguera. • Tinacos de Agua para el uso casero • Medición de la presión atmosférica con manómetro

3.- Explica la diferencia entre Presión y Empuje. R.- - El empuje es una fuerza.La presión es una magnitud que sirve para medir la acción de una fuerza normal por unidad de área (Fuerza sobre Area).

4.- Explique el principio de Arquímedes. R.- “Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en el seno de un fluido experimenta una fuerza del volumen del líquido desplazado o desalojado”

5.- De 3 ejemplos de aplicación del principio de Arquímedes.

R.- • Principio de Flotación de un Barco • Bollas • Chalecos Salvavidas

6.- Explique el principio de Pascal.

R.- “Toda presión ejercida en el seno de un fluido, se transmite con la misma magnitud en todas direcciones en ese plano horizontal de referencia”

7.- De tres ejemplos de aplicación del principio de Pascal.R.- • Gato Hidráulico • Maquinarias Pesadas de Construcción • Prensa Hidráulica

Conclusiones

Los principios de la Hidrostática son aplicables y apreciables a través de la experimentación. Dichos principios explican los funcionamientos de una cantidad enorme de instrumentos y herramientas de uso común, como lo son un gato hidráulico o una Jeringa

Referencias Bibliográficas

- Apuntes de Hidráulica Rosalía Pérez Delgado

Comentario Personal

Se logró aprender nuevas cosas y reafirmar lo que ya sabíamos.Todos los días trabajamos con fluidos. Llevando a la practica la teoría, logramos comprender de mejor manera como funciona nuestro entorno.