INTRODUCCIONUn fluido es un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante y es esttico si todas y cada una de sus partculas se encuentran en reposo o tienen una velocidad constante con respecto a un punto de referencia inercial de aqu que la esttica de fluidos cuente con las herramientas para estudiarlos con la certeza de que este caso no tendremos esfuerzos cortantes y que manejaremos solo distribuciones escalares de presin lo cual es el objetivo principal de esta prctica. Esta distribucin de presiones a lo largo de toda el rea finita puede reemplazarse convenientemente por una sola fuerza resultante, con ubicacin en un punto especfico de dicha rea el cual es otro punto que le corresponde cuantificar a la esttica de fluidos.OBJETIVOSOBJETIVO GENERALAnlisis practico-terico de las fuerzas hidrostticas sobre una superficie plana sumergida en un fluido incomprensible en reposo.OBJETIVO ESPECIFICO Anlisis cualitativo de las fuerzas ejercidas por l fluido sobre la superficie plana sumergida. Determinacin prctica de la fuerza de presin ejercida sobre la superficie y su ubicacin. Determinacin terica de la fuerza de presin y la ubicacin dentro de la superficie sumergida. Comparacin de los datos tericos y prcticos de la experiencia. Anlisis del omento con respecto al eje de giro de una compuerta.MARCO TEORICOFuerzas sobre superficies planasSuperficies HorizontalesUna superficie plana en una posicin horizontal en un fluido en reposo est sujeta a una presin constante. La magnitud de la fuerza que acta sobre la superficie es:

Todas las fuerzas elementales que acta sobre A son paralelas y tienen el mismo sentido. Por consiguiente la suma escalar de todos estos elementos es la magnitud de la fuerza resultante.

Su direccin es perpendicular a la superficie y hacia esta si p es positiva. Para encontrar la lnea de accin de la resultante es decir el punto en el rea donde el momento de la fuerza distribuida alrededor de cualquier eje a travs del punto es 0, se seleccionan arbitrariamente los ejes xy tal como se muestra en la figura. Puesto que en el momento de la resultante debe ser igual al momento del sistema de fuerzas distribuidas alrededor de cualquier eje por el ejemplo en el eje y

Donde x. Es la distancia desde el eje y hasta la resultante. Como p es constante

En la cual es la distancia al centroide del rea. Por consiguiente para el rea horizontal sujeta a una presin esttica, la resultante pasa a travs del centroide del rea.Superficies planas inclinadasEn la figura se indica una superficie plana por la lnea AB. Esta se encuentra indicada un ngulo desde la horizontal. La interseccin del plano del rea y la superficie libre se toma como el eje x, el eje y se toma como el plano del rea con el origen O. tal como se muestra en la superficie libre. El rea inclinada arbitraria est en el plano xy. Lo que se busca es la magnitud, direccin y lnea de accin de la fuerza resultante debida al lquido que acta sobre un lado del rea.

La magnitud de la fuerza F que acta sobre un electo con un rea A en forma de banda con espesor y con sus bordes largos horizontales es:

Debido a que todas estas fuerzas elementales son paralelas, la integral sobre el rea es la magnitud de la fuerza F, que acta sobre un lado del rea.

Con las relaciones tomadas de la figura y la presin en el centroide del rea. En palabras, la magnitud de la fuerza ejercida en uno de los lados del rea plana sumergida en lquido es el producto del rea por la presin en su centroide. En esta forma se debe notar que la presencia de una superficie libre no es necesaria. Para determinar la presin en el centroide cualquier medio se puede utilizar. El sentido de la fuerza es empujar el rea si es positiva. Como todos los elementos de fuerzas son perpendiculares a la superficie, la lnea de accin de la resultante tambin es perpendicular a la superficie, la lnea de accin de la resultante tambin es perpendicular a la superficie. Cualquier superficie puede rotarse alrededor de cualquier eje que pase por su centroide sin cambiar la magnitud de su resultante, si el rea total permanece sumergida en el lquido esttico.Centro de presin La lnea de accin de la fuerza resultante tiene su punto de aplicacin sobre la superficie en un punto conocido como centro de presin, con coordenadas apreciable tambin en la figura. A diferencia de lo que ocurre con una superficie horizontal, el centro de presin de una superficie inclinada no se encuentra en el centroide. Para encontrar el centro de presin, se igualan los momentos de la resultante y al momento de las fuerzas distribuidas alrededor de los ejes x y y respectivamente, por consiguiente:

El elemento de rea de debe ser xy. Al resolver las coordenadas para el centro de presin se obtiene:

En muchas de las aplicaciones de estas ecuaciones pueden ser evaluadas en una forma ms conveniente a travs de una integracin grafica; para reas simples, estas pueden transformarse en ecuaciones generales as:

Obteniendo finalmente:

Aqu debemos aclarar para que: , entonces el centro de presin est a la izquierda del centro de gravedad. , el centro de presin est a la derecha del centro de gravedad. , el centro de presin esta justamente por debajo del centro de gravedad y el .Cuando cualquiera de los ejes centroidales se encuentra sobre un eje de simetra de la superficie desaparece y el centro de presiones se encuentra en . Debido a que puede ser positivo o negativo, el centro de presin puede estar a cualquier lado de la lnea. Para calcular procedemos as:

En el teorema de ejes paralelos para momentos de inercia

En el cual es el segundo momento de rea alrededor de su eje centroidal horizontal. Si se elimina de la ecuacin, tenemos:

Siempre es positivo, por consiguiente siempre es positivo y el centro de presin siempre est por debajo del centroide de la superficie. Se debe enfatizar que y son distancias en el plano de la superficie.El prisma de presin

Otro enfoque al problema de determinar la fuerza resultante y la lnea de accin de la fuerza sobre una superficie plana est dado por el concepto de un prisma de presin. Este es un volumen prismtico con su base conformada por el rea superficial dada y con altitud sobre cualquier punto de la base conformada por el rea superficial dada y con altitud sobre cualquier punto de la base dada por p=yh, h es la distancia vertical hasta la superficie libre como se observa en la figura. (Se puede utilizar una superficie libre imaginaria para definir h si no existe una superficie libre real). En la figura, yh puede dibujarse en cualquier escala conveniente de tal manera que su traza sea OM. La fuerza que acta sobre un elemento de rea diferencial A es:

El cual es un elemento de volumen del prisma de presin. Despus de integrar, F=V, el volumen del prisma de presin es igual a la magnitud de la fuerza resultante que acta en uno de los lados de la superficie. Y tenemos que:

Lo cual muestra que y son las distancias al centroide del prisma de presin, por consiguiente la lnea de accin de la resultante pasa a travs del centroide del prisma de presin. Para algunas reas simples, el prima de presin es ms conveniente que la integracin o que el uso de ecuaciones. Por ejemplo un rea rectangular con uno de sus bordes en la superficie libre tiene un prisma en forma de cua. Su centroide est a 1/3 de la altitud desde la base. El centro de presin se encuentra a 1/3 de la altitud desde su borde ms bajo.BIBLIOGRAFIAIrving H. Shames; Mecnica de los fluidos. Editorial Mc Graw Hill.Vctor L. Streeter; Mecnica de Fluidos 9na Edicin. Editorial Mc Graw Hill.http://www.loner.ccsr.uiuc.edu/