MECANICA DE FLUIDOS I FUERZA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS

Universidad nacional de san Antonio abad del cusco Facultad de ingeniera civil

LABORATORIO N4 FUERZA SOBRE SUPERFICIE SUMERGIDA

CURSO:Mecnica de fluidos I ALUMNOS: Choquehuanca Mamani Josef Jimy - 140956 Concha Huaynillo Alex Junior - 1409xx Suarez Tinco Yefferson Alberto 134515 Zamora Quipo Lennin 083166

FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDASOBJETIVOS: Describir el mecanismo de funcionamiento del equipo FME 08. Medir el empuje ejercido por el fluido (agua) a travs de las pesas de diferentes valores. Manejar los datos obtenidos mediante el uso grficos y ecuaciones caractersticas.

RESUMEN:Se usa el equipo FME 08 para comparar el empuje aproximadamente con la masa de las pesas que son conectados a travs de un brazo que genera momentos. Anulndose todas las fuerzas que confluyen radialmente a excepcin de las fuerzas aplicadas en la superficie rectangular.Tambin se usa las pesas de diferentes masas que sumados dan masas diversas. Adems de un balde para adicionar agua al recipiente que tiene el equipo FME 08. Inicindose as mediciones de altura de agua y masa correspondiente cuando el cuerpo este semi sumergido y sumergido.

MARCO TEORICO

Presin hidrosttica sobre una superficie plana sumergida: Consideremos el caso general, en que el plano donde se encuentra la superficie plana sumergida forme un ngulo con el plano piezomtrico. La presin en cada punto multiplicada por forma un sistema de fuerzas elementales paralelas , normales al plano cuya resultante es una fuerza normal tambin a dicho plano. La interseccin de la lnea de aplicacin de esta fuerza con la superficie determina un punto , que se llama centro de presin, que no coincide en general con el centro de gravedad de . Determinacin de la fuerza: La resultante de las fuerzas debidas a la presin sobre una superficie plana sumergida es igual al producto de la densidad del lquido, por la aceleracin de la gravedad, por la profundidad del centro de gravedad con relacin al plano piezomtrico y por el rea de la superficie. Determinacin del centro de presin : La distancia (coordenada yc) del centro de presiones de una superficie plana a la interseccin de dicho plano con el plano piezomtrico es igual al cociente de los momentos segundo y primero de la superficie con relacin a dicha interseccin.

Fuerzas de presin sobre superficies planas verticales:

Donde: : Fuerza de presin hidrosttica. : , Altura de carga al centro de gravedad. : Peso especfico. : Momento de Inercia con respecto al centro de gravedad de la superficie sumergida. : Coordenada del centro de gravedad al punto origen de las coordenadas : rea de la superficie.

El punto de aplicacin de la fuerza hidrosttica: para ste caso

,

Fundamento terico.El objetivo de este equipo es medir la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies que estn en contacto con l.

Inmersin Parcial: Tomando momentos respecto del eje en que se apoya el brazo basculante se obtiene la siguiente relacin:

Dnde:: Peso especfico del agua.

MATERIALES:

Equipo de prueba de empuje EDIBON

Pesas de 5, 10, 50 y 100 g.

Agua.

ANALISIS DEL LABORATORIO:

DATOS RECOLECTADOS:Tabla N 01

PARA CUERPO SEMI-SUMERGIDO

Pesos (g)H (mm) AcH (mm) DcH promedio (mm)

50494949

80626262

110727272

140838383

Tabla N 02

PARA CUERPO SUMERGIDO

Pesos (gr)H (mm) AcH (mm) DcH promedio (mm)

250116115115.5

280125123124

310132132132

340141141141

Dnde:Ac: llenado del depsitoDc: vaciado del depsito

superficie parcialmente sumergida

masah1h2

504949

806262

1107273

1408383

superficie completamente sumergida

masah1h2

250116115

280125123

310132132

340141141

HoHprom-d/2

Fpmasa*g

gravedad local9.7962

BRAZO280mm

a100mm

b70

d100

INMERSION PARCIAL O CUERPO SEMI-SUMERGIDO

pesos h prom (mm)Hprom/3 (m)Ft (Kg)Ft/Hprom2 (Kg/m2)Fp/Hprom2 (N/m2)

50490.0160.0551222.958204.002

80620.0210.0861722.417203.875

11072.50.0240.1155321.979205.010

140830.0280.1484021.542199.081

INMERSION TOTAL O CUERPO SUMERGIDO

pesos h prom (mm)Ho(m)f terico (Kg)Ft/Ho (Kg/m)1/Ho (1/m)Fp/Ho (N/m)

250115.50.06550.266464.068115.267237.3901

2801240.0740.298334.031513.513537.0667

3101320.0820.328334.004112.195137.0344

3401410.0910.362083.978910.989036.6012

GRAFICAS

m21.813

m0.31333

CALCULOS:

OBSSERVACIONES

Para realizar un buen trabajo de laboratorio debe estar correctamente nivelado el brazo equilibrante del equipo.

No siempre coincide la lectura de la altura de agua al momento de realizar el experimento vale decir al momento de adicionar el agua y al momento de desaforar el agua.

Todas las fuerzas que actan sobre la superficie sea total o parcialmente sumergida actan en el centro geomtrico de esta figura por concentrarse en el centro.

El peso de nuestras pesas vara con la gravedad que estemos trabajando, vale decir la gravedad local.

Vale decir que en la lectura de las alturas se muestra el fenmeno de capilaridad.

Tener en cuenta que el equipo debe estacionarse sobre una superficie plana.

RECOMENDACIONES: No cometer el error de paralaje en las lecturas de las alturas del agua.

Tener cuidado con el fenmeno de capilaridad, pues puede ocurrir errores en la medidas de la altura del agua.

No mover las pesas o tenerlas en balanceo, pues dificulta las lecturas correctas y la estabilidad de la palanca.

Evitar el paralaje en la estabilidad de la palanca con la lnea de referencia.

PANEL FOTOGRAFICO.

IMAGEN 01Equipo FME 08.

IMAGEN 02Iniciando a sumergir, contrapesando.

IMAGEN 03Nivel de agua al ser desaforado.