UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN

INFORME DE LABORATORIO HIDRULICA IDETERMINACIN DE LA ALTURA METACNTRICAPrctica No. 3

INTEGRANTES Gonzlez Alfaro Gabriela Alejandra 2013-61921 Herrera Cardoza Jonathan David 2013-61226 Rugama Chavarra Sal Eduardo 2013-61504 Sevilla Sandoval Feyber Josu 2013-61539

GRUPO DE PRCTICA IC-32D4

PROF. TEORA Ing. Miguel Blanco Chvez

PROF. PRCTICA Ing. No Hernndez

F.R F.E

NDICEI. INTRODUCCIN.................................................................................3

II. OBJETIVOS.4

III. GENERALIDADES......5

IV. EQUIPO UTILIZADO EN EL ENSAYO...............................................6

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.........7

VI. TABLA DE RECOLECCIN DE DATOS..7

VII. PROCEDIMIENTO DE CLCULO......8

1. Desarrollo de los clculos....8

1. Presentacin de resultados.......9

VIII. DESEMPEO DE COMPRENSIN...10

IX. CONCLUSIONES..............................................................................11

X. ANEXOS..12

XI. BIBLIOGRAFA..13

INTRODUCCIN

En el siguiente informe presentaremos los datos y procedimiento para calcular la altura metacntrica a partir de un equipo especializado para dicho experimento, con el fin de poder analizar la estabilidad de dicho cuerpo basndonos en la altura metacntrica calculada.Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posicin original despus de habrsele dado un giro pequeo sobre un eje horizontal. Los submarinos y los globos meteorolgicos son dos ejemplos cotidianos de cuerpos sumergidos por completo en un fluido. Es importante que ese tipo de objetos permanezcan con una orientacin especfica a pesar de la accin de las corrientes, vientos o fuerzas de maniobra.La condicin de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es que su centro de gravedad este por debajo de su centro de flotabilidad. El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen desplazado de fluido, y es a travs de dicho punto que la fuerza de flotacin acta en direccin vertical. El peso del cuerpo acta verticalmente hacia abajo a travs del centro de gravedad.Con objeto de enunciar la condicin para la estabilidad de un cuerpo flotante, debemos definir un trmino nuevo: el metacentro. A continuacin definiremos el concepto de metacentro y desarrollaremos los clculos a partir de los datos recopilados en el laboratorio.

OBJETIVOS

Analizar la estabilidad de un equipo a partir del clculo de la altura metacntrica. Reconocer la ubicacin del centro de gravedad (G), centro de flotabilidad (B) y del metacentro (M) tanto de manera prctica como terica. Establecer diferencia entre el clculo experimental y terico de la distancia metacntrica (GM) en base a los datos recopilados en el laboratorio. Realizar una comparacin final entre los datos obtenidos y comprender las variaciones que puede haber bajo diferentes circunstancias.

GENERALIDADESAl estudiar un cuerpo semisumergido no solamente es importante conocer el valor del empuje, sino como acta este. As, es de gran importancia conocer la capacidad del cuerpo flotante de recuperar el estado de equilibrio una vez sacado del mismo. No nos sirve solo que un barco flote, sino la posicin en que debe hacerlo.La estabilidad longitudinal (a lo largo) de los barcos es normalmente muy considerable, por lo que nos centraremos en la estabilidad transversal. Consideremos un barco cuya seccin transversal llamaremos eje de flotacin o bien lnea de flotacin, al eje de simetra del barco cuando este se encuentra en la posicin de equilibrio. En esta, tanto el centro de gravedad como el de empuje estn sobre dicho eje. Cuando como consecuencia de las fuerzas que actan sobre el barco, este se inclina cierto ngulo , una parte del barco ha salido del agua y otra parte que antes estaba fuera ha entrado. La posicin del centro de gravedad del barco no ha variado en este giro, pero el centro de gravedad del lquido desplazado si, quedando ms hacia la izquierda. As, el eje de empuje se desplaza, en este caso hacia la derecha. Si este eje de empuje queda a la derecha del centro de gravedad se produce un par recuperador que tiende a devolver el barco a su posicin original, mientras que si queda a la izquierda el par fomentara el vuelco del barco.

Denominamos metacentro (M) al punto de cruce del eje de empuje y el eje de flotacin del barco, y altura metacntrica (GM) a la distancia entre el metacentro y el centro de gravedad a lo largo del eje de flotacin. La altura metacntrica es una magnitud caracterstica de la seccin transversal del cuerpo para un peso dado y su valor un indicador de la estabilidad del cuerpo. Dependiendo de la posicin relativa del metacentro y el centro de gravedad se tienen 3 casos: Equilibrio estable: el metacentro se encuentra por encima del centro de gravedad. De esta forma el par de fuerzas es un par restaurador que lleva al barco a su posicin inicial. Equilibrio indiferente: el metacentro y el centro de gravedad coinciden. No hay par de fuerzas. Equilibrio inestable: el metacentro se encuentra por debajo del centro de gravedad. El par de fuerzas es un par de vuelco.As, la estabilidad del barco o, en si de un cuerpo en flotacin, ser tanto mayor cuanto ms bajo se encuentre el centro de gravedad y cuanto mayor sea la altura metacntrica.

EQUIPO A UTILIZAR EN EL ENSAYO

El F1-10 banco hidrulico El F1-14, aparato de altura metacntrica Regla, graduada en milmetros Una cuerda (para suspender el equipo y localizar el cg)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

0. En nuestro caso todo el equipo se encontraba previamente ensamblado, listo para su uso.0. Una vez el pontn estaba en el agua procedimos a mover gradualmente el peso de la posicin de equilibrio en intervalos de 10 milmetros y al mismo tiempo dbamos lectura de los ngulos obtenidos.0. El procedimiento numero dos lo repetimos hasta donde nuestra regla graduada en mm nos permiti leer los ngulos.

TABLA DE RECOLECCIN DE DATOS

Lectura No.123456

Altura del centro de gravedad KG(m)0.1030.1030.1030.1030.1030.103

Profundidad de inmersin d (m)

Posicin del peso inclinante x (m)0.010.020.030.040.050.06

ngulo de escora (grados)2.54.56.58.810.912.7

PROCEDIMIENTO DE CLCULO

Longitud del pontn (l)0.350m

Ancho del pontn (b)0.200m

Altura del pontn(h)0.075m

Peso del pontn total (W)1.305Kg

Peso de estabilidad (p)0.305Kg

1. Clculo del GM experimental

2. Calculo del GM terico

PRESENTACIN DE RESULTADOS

No. LecturaAltura del CG y (m)Profundidad de inmersin d (m)GM teo. (m)Posicin del peso inclinante x(m)ngulo de escora (grados)GM exp. (m)

10.1030.018710.081930.012.50.05353

20.1030.024.50.05939

30.1030.036.50.06154

40.1030.048.80.06039

50.1030.0510.90.06068

60.1030.0612.70.06222

DESEMPEO DE COMPRENSIN

1. Para cada posicin del centro de gravedad, trace una grfica de la altura metacntrica contra el ngulo de escora. (Ver anexos)

2. Sobre la grfica anterior extrapolar la posicin de GM cuando =0. (Ver anexos)

3. Qu entendemos por altura metacntrica?Es la interseccin del eje vertical de un cuerpo cuando est en su posicin de equilibrio, con una lnea vertical que pasa a travs de la posicin nueva del centro de flotacin cuando el cuerpo gira levemente. O en palabras ms sencillas es la distancia desde el centro de gravedad G hasta el metacentro del sistema.

4. Qu sucede si el cg est por encima del metacentro?Cuando el centro de gravedad est por encima del metacentro nos encontramos ante un caso de inestabilidad, lo que produce, por ejemplo en un barco el vuelco de este.

5. Cundo un cuerpo flotante es estable?Como mencionbamos en las generalidades existen tres casos, por ende podemos decir que un flotante se encuentra en posicin estable cuando su centro de gravedad est por debajo del centro de potlacin, o en otras palabras cuando el metacentro se encuentra por arriba del centro de gravedad.

CONCLUSIONES

ANEXOS

1.

2. EXTRAPOLACIN

BIBLIOGRAFA

Domingo, A. M. (Marzo de 2012). Universidad Politcnica de Madrid. Recuperado el 15 de Mayo de 2015, de http://oa.upm.es/10425/1/amd-apuntes-fluidos.pdfPea, E. (14 de Marzo de 2015). Prezi. Recuperado el 15 de Mayo de 2015, de https://prezi.com/ka0eu2weew1o/altura-metacentrica/Streeter, V. L., Wylie, E. B., & Bedford, K. W. (2000). Mecnica de Fluidos. Bogot, Colombia: McGraw Hill Interamericana, S.A.

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