8/15/2019 Borrador de Practica Dfluidos Para Convertir

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Presión hidrostática sobre superficies sumergidas

 Resumen

 En este informe se presenta los fundamentos teóricos, el procedimiento y cálculos de la práctica

 Presión hidrostática sobre superficies sumergidas cuya finalidad es determinar la magnitud y línea

de acción de la fuerza hidrostática y calcular la densidad y peso específico del agua utilizando losconceptos de fuerzas sobre las superficies sumergidas en fluidos.

 Especificamos todos los datos obtenidos experimentalmente así como las ecuaciones que están en

 función de esos datos y procedemos a demostrar los cálculos efectuados.

 Al final hacemos un análisis de los resultados, erificando que las respuestas sean lógicas y con sus

unidades congruentes. En la bibliografía hacemos referencia a los textos y artículos reisados para

obtener la información mencionada en el presente.

 Palabras claves: superficies sumergidas, densidad y peso específico, fuerza hidrostática.

1. Introducción

Una superficie sumergida en un fluido

experimenta una fuerza debido a la presión

del fluido, que varía con la profundidad

medida desde la superficie, generando un

torque con respecto a un punto arbitrario O.

En esto se fundamenta nuestra práctica de

calcular la densidad y el peso específico del

agua, produciendo un torque y luego

equilibrando las veces que sean necesarias

 para luego con los datos obtenidos realizar los

cálculos correspondientes.

2. Objetivos general y específicos

eterminar la magnitud y posición dela fuerza de presión resultante sobre

una placa sumergida usando el brazo

de palanca asignado.

eterminar de forma experimental ladensidad del agua.

. !undamentos teóricos

Presión hidrostática. Principio de Pascal

!a presión e"ercida en un fluido se reparte

con igual magnitud en todos los puntos del

fluido. Este principio se conoce como el

 principio de pascal en #onor a $laise %ascal

que fue quien lo formuló. e esto se deriva

que la presión en dos puntos que se

encuentran a la misma altura, medida desde la

superficie del agua, es la misma.

&l peso mismo del fluido e"erce una presión

sobre las capas inferiores de fluido lo que

genera una variación lineal de la presión con

la altura.

!uer"as sobre superficies planas

sumergidas

'omo mencionamos antes, la presión en un

fluido varía con la profundidad. (i tenemos

una superficie vertical dentro de un fluido,

)sta va a experimentar una fuerza debida a la

 presión. %ero como la presión no es la misma

en todos los puntos de la superficie, para

calcular la fuerza resultante, tenemos que

sumar las contribuciones de los diferenciales

de fuerza en un diferencial de área a lo largo

de la superficie.

 F =∫ PdA

#. Procedimiento y cálculos

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Encerar el equipo para que coincidael e"e vertical marcado en el

recipiente con la vertical que pasa por 

el pivote.

!lenar con agua el recipiente curvodel equipo #asta cubrir por completo

la placa inferior. Es importante cubrir 

toda la placa

*edir el ángulo de giro de la placa &gregar peso al portamasas y

equilibrar a+adiendo agua al

recipiente. &notar los datos

epetir el procedimiento las vecesnecesarias.

!os datos obtenidos en la práctica son los siguientes-

γ    %eso específico del agua./.01 2

 ! 3.345 m

 " #radio interno del recipiente$3.133 m

 " #radio externo del recipiente$ 3.633 m

*agnitud de la fuerza resultante

 Fr=γB ( R2− R1 ) h−γcosθ' B( R2− R1)2

2

*omento experimental

 M exp=WLcosθ' 

istancia al centro de presión forma experimental

 yexp= M exp

 F r*omento teórico

 R2− R1¿

γBcosθ' 

(¿¿ 2 )¿¿

 M teo=γB ( R22− R12)

2h−¿

istancia al centro de presión teórica

 y teo= M teo

 F r

7abla de resultados

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 No $%mg

&'(

θ

&o(  h(m)   Fr( N )

 M exp( Nm yexp &

m(

 M teo( Nm   y teo(m)

% 6.11 3 3.136   3,826 0,53 3,180 3,98 3,199

& 6.91 3 3.118   4,610 0,65 3,1:1 3,45 3,19:

' 8.13 3 3.16:   5,493 0,77 3,1:1 3,04 3,193

( 8.5/ 3 3.189   6,376 0,90 3,1:1 1,31 3,150

). *nálisis de resultados

0.1 0.110.110.120.120.130.130.140.14

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

 

Linear ()

h(m)

M(Nm)

+álculos,

 Fr1=9810∗0,075 (0,2−0,1 )∗0,102−9800∗cos 0∗0,075 (0,2−0,1)2

2  8,069 2

 Fr2   :,913 2  Fr3 5,:/8 2  Fr 4=¿  9,849 2

 M exp1=2,11∗0,250=¿  3,58 2m   M exp2=¿ 3,95 2m  M exp3=¿   3,44 2m

 M exp4=¿ 3,/3 2m

 yexp1=  0,53

3,826=0,138m y exp2=0,141m yexp3=0,141m y exp4=0,141m  

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0,1¿

9810∗0,075cos0 (¿¿ 2 )¿

¿ M teo1=

9810∗0,075(0,22−0,12)2

∗0,102−¿

 M teo2=0,75 Nm

 M teo1=0,87 Nm

 M teo1=1,01 Nm

 y teo1=0,63 Nm

3,826 N  =0,166m ; y teo2=0,164 m; y teo3=0,160m ; y teo4=0,158m

calculo dela pendiente m con los puntos dela grafica P1 (0.11,0.61 ) P2(0.12,0.71)

* ;y6;x6

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& mayor profundidad, la fuerza e"ercida sobre la placa es mayor y acta aba"o del centro degravedad, el centro de presión.

!a magnitud de la fuerza depende, además de la forma de la placa, del peso específico delfluido en que est) sumergida así como la profundidad al centro de gravedad de la placa.

ecomendaciones-

&segurarse de que el agua cubra toda la placa. (i no lo #acen las ecuaciones aquí descritasno tienen validez.

7omar una buena medición del ángulo con el graduador y de ser posible utilice uninstrumento de mayor precisión.