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. ¬ar 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.
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