UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICASESCUELA PROFESIONAL DE FSICAINFORME DEL PROYECTO DE BRAZO HIDRAULICO

CURSO: FISICA 1

PROFESOR: Elmer Augusto Cueva Guevara

INTEGRANTES : Sanm Cruzado AquinoFernando Fras CabrejosEsa Monsef QuispeMarco Montalbn MonteroAbel Ramos LpezWisman Antony Meza Guerrero

LAMBAYEQUE, 15 DE MARZO 2015

INTRODUCCIN

La gran movilidad de las molculas de agua es la causa de que la presin que sobre ellos ejerce, sea transmitida no solo en el sentido en que acta la fuerza, como sucede en los solidos sino que tambin en todas direcciones.Todos hemos sentido la presin del agua en el fondo de una piscina. Esta presin es causada por la cantidad de lquido que se encuentra encima de nosotros (y a los lados y por abajo, como veremos ms adelante). As, a un metro de profundidad, sostenemos una columna de agua de un metro de largo; a 50 metros de profundidad, la columna es mucho mayor, por lo tanto, la presin aumenta considerablemente. El peso del agua que provoca presin cuando nos sumergimos es causado por la fuerza de gravedad terrestre. El brazo hidrulico es el mismo proceso de la prensa hidrulica ya que esta levanta grandes masas con pequea fuerzas.OBJETIVO GENERAL: Construccin y operacin de un brazo mediante un sistema hidrulico. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Demostrar la aplicacin de fuerzas mediante fluidos, tambin demostraremos que posee movimiento de rotacin, presin hidrosttica, energa cintica, tensiones, trabajo-potencia-energa. Demostraremos que en el brazo hidrulico es el mismo proceso de la prensa hidrulica ya que esta levanta grandes masas con pequea fuerzas.

1. DESARROLLOEn el brazo hidrulico se analizan los siguientes temas y sus aplicaciones:0. HIDRULICA

La palabra hidrulica viene del griego (hydrauliks) que significa tubo de agua y de l se deriva que la hidrulica es: EL USO DE LOS LIQUIDOS PARA REALIZAR UN TRABAJOAdems de ser una rama de la mecnica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniera que se encarga del estudio de las propiedades mecnicas de los lquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que est sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este y en la cual se aplican los siguientes conceptos bsicos para su aplicacin: Fuerza = Es la causa que produce un cambio de direccin velocidad Presin = Es la fuerza ejercida en un rea determinada Trabajo = Es la fuerza necesaria para desplazar un elemento en una distancia determinada. Flujo = Es el movimiento del liquido Caudal = Es volumen desplazado en una unidad de tiempo rea = Es la superficie largo X ancho.

0. TRABAJO

Es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra (del ingls Work) y se expresa en unidades de energa, esto es en julios o joules (J).En mecnica clsica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energa necesaria para desplazar este cuerpo. Como idea general, hablamos de trabajo cuando una fuerza (expresada en newton) mueve un cuerpo y libera la energa potencial de este; es decir, un hombre o una maquina realiza un trabajo cuando vence una resistencia a lo largo de un camino.Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso P del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El trabajo T realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida d.T = F d Trabajo = Fuerza DistanciaAqu debemos hacer una aclaracin. Como vemos, y segn la frmula precedente, Trabajo es el producto (la multiplicacin) de la distancia (d) (el desplazamiento) recorrida por un cuerpo por el valor de la fuerza (F) aplicada en esa distancia y es una magnitud escalar, que tambin se expresa en Joule (igual que la energa).

De modo ms simple:La unidad de trabajo (en Joule) se obtiene multiplicando la unidad de fuerza (en Newton) por la unidad de longitud (en metro). Aparece aqu la expresin direccin de la fuerza la cual puede ser horizontal, oblicua o vertical respecto a la direccin en que se mueve el objeto sobre el cual se aplica la fuerza.En tal sentido, la direccin de la fuerza y la direccin del movimiento pueden formar un ngulo (o no formarlo si ambas son paralelas).Si forman un ngulo (), debemos incorporar ese dato en nuestra frmula para calcular el trabajo, para quedar as:

Lo cual se lee: Trabajo = fuerza por coseno de alfa por distanciaOJO: El valor del coseno lo obtenemos usando la calculadora.Si el ngulo es recto (90) el coseno es igual a cero (0).Si el ngulo es Cero (fuerza y movimiento son paralelos) el coseno es igual a Uno (1).

0. MECANICA DE FLUIDOSMecnica de fluidos, es la parte de la fsica que se ocupa de la accin de los fluidos en reposo o en movimiento, as como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniera que utilizan fluidos. La mecnica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronutica, la ingeniera qumica, civil e industrial, la meteorologa, las construcciones navales y la oceanografa.La mecnica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la esttica de fluidos, o hidrosttica, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinmica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El trmino de hidrodinmica se aplica al flujo de lquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinmica, o dinmica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presin son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.Entre las aplicaciones de la mecnica de fluidos estn la propulsin a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidrulica estudia la utilizacin en ingeniera de la presin del agua o del aceite.PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSLos fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades fsicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento as como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son tpicas de todas las sustancias. Caractersticas como la viscosidad, tensin superficial y presin de vapor solo se pueden definir en los lquidos y gasas. Sin embargo la masa especfica, el peso especfico y la densidad son atributos de cualquier materia. Masa especfica, peso especfico y densidad.Se denomina masa especfica a la cantidad de materia por unidad de volumen de una sustancia. Se designa por P y se define: P = lim ( m/ v)V->0El peso especfico corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de volumen. Se designa por . La masa y el peso especfico estn relacionados por: = gPDonde g representa la intensidad del campo gravitacional.Se denomina densidad a la relacin que exista entre la masa especfica de una sustancia cualquiera y una sustancia de referencia. Para los lquidos se utiliza la masa especifica del agua a 4C como referencia, que corresponde a 1g/cm3 y para los gases se utiliza al aire con masa especifica a 20C 1 1,013 bar de presin es 1,204 kg/m3.Viscosidad.La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Esta ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el comportamiento entre fluidos y slidos. Adems los fluidos pueden ser en general clasificados de acuerdo a la relacin que exista entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de deformacin.Compresibilidad.La compresibilidad representa la relacin entre los cambios de volumen y los cambios de presin a que est sometido un fluido. Las variaciones de volumen pueden relacionarse directamente con variaciones de la masa especfica si la cantidad de masa permanece constantePresin de vapor.Los fluidos en fase liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones en que se encuentren. Las sustancias puras pueden pasar por las cuatro fases, desde slido a plasma, segn las condiciones de presin y temperatura a que estn sometidas. Se acostumbra designar lquidos a aquellos materias que bajo las condicione normales de presin y temperatura en que se encuentran en la naturaleza estn en esa fase.Cuando un lquido se le disminuye la presin a la que est sometido hasta llegar a un nivel en el que comienza a bullir, se dice que alcanzado la presin de vapor. Esta presin depende de la temperatura. Tensin superficial.Se ha observado que entre la interface de dos fluidos que no se mezclan se comportan como si fuera una membrana tensa. La tensin superficial es la fuerza que se requiere para mantener en equilibrio una longitud unitaria de esta pelcula. El valor de ella depender de los fluidos en contacto y de la temperatura. Los efectos de la superficial solo apreciables en fenmenos de pequeas dimensiones, como es el caso de tubos capilares, burbujas, gotas y situaciones similares.HIPTESIS BSICAS.Como en todas las ramas de la ciencia, en la mecnica de fluidos se parte de hiptesis en funcin de las cuales se desarrollan todos los conceptos. En particular, en la mecnica de fluidos se asume que los fluidos verifican las siguientes leyes: Conservacin de la masa y de la cantidad de movimiento. Primera y segunda ley de la termodinmica.HIPTESIS DEL MEDIO CONTINUOLa hiptesis del medio continuo es la hiptesis fundamental de la mecnica de fluidos y en general de toda la mecnica de medios continuos. En esta hiptesis se considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades asociadas a esta. Con esta hiptesis se puede considerar que las propiedades del fluido (densidad, temperatura, etc.) son funciones continuas. La teora de la dinmica de los fluidos puede ser desarrollada desde dos puntos de vista. El microscpico:Aqu la estructura molecular del medio es tenida en cuenta explcitamente. Ejemplos son la teora cintica de los gases y la mecnica estadstica, que tienen en enfoque estadstico.

El macroscpico:En este enfoque no se toma en cuenta explcitamente la estructura molecular del medio, solo se consideran las propiedades gruesas de la materia. Las propiedades fsicas del medio se miden directamente por los instrumentos.

0. PRESINLa presin se define como fuerza por unidad de rea. Para describir la influencia sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es ms conveniente usar la presin que la fuerza. La unidad estndar de presin es el Pascal, el cual es un Newton por metro cuadrado.Para un objeto descansando sobre una superficie, la fuerza que presiona sobre la superficie es elpesodel objeto, pero en distintas orientaciones, podra tener un rea de contacto con la superficie diferente y de esta forma ejercer diferente presin.Al estudiar la presin de un lquido en reposo el medio es tratado como una distribucin continua de la materia. Pero si tratamos con lapresin de gas, debe entenderse como una presin media de las colisiones moleculares contra las paredes del recipiente.La presin en un fluido se puede ver como una medida de laenerga por unidad de volumenpor medio de la definicin detrabajo. Esta energa se relaciona con las otras formas de energa del fluido por medio de laecuacin de Bernoulli.

Principio de Pascal Enfsica, elprincipio de Pascaloley de Pascal, es una ley enunciada por el fsico y matemtico francs Blaise Pascal(16231662) que se resume en la frase:lapresinejercida 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.1El principio de Pascal puede comprobarse utilizando unaesferahueca, perforada en diferentes lugares y provista de unmbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presin sobre ella mediante el mbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presin.Tambin podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en lasprensas hidrulicas, en los elevadores hidrulicos y en los frenos hidrulicos.Como un ejemple de este principio tenemos la prensa hidrulica s unamquinacompleja que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento deelevadores, prensas hidrulicas,frenosy muchos otros dispositivos hidrulicos de maquinaria industrial.La prensa hidrulica constituye la aplicacin fundamental del principio de Pascal y tambin un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en doscilindrosde diferenteseccincomunicados entre s, y cuyo interior est completamente lleno de un lquido que puede seragua oaceite. Dosmbolosde secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estn en contacto con el lquido. Cuando sobre el mbolo de menor seccinS1se ejerce una fuerzaF1la presinp1que se origina en el lquido en contacto con l se transmite ntegramente y de forma casi instantnea a todo el resto del lquido. Por el principio de Pascal esta presin ser igual a la presinp2que ejerce el fluido en la seccinS2, es decir:

Con lo que las fuerzas sern, siendo,S1