MECNICA DE FLUIDOS

LABORATORIO NO 01

MECNICA DE FLUIDOS

Nombre:

ORDUZ ROJAS DIEGO FERNANDOCOD: 2150681

NOVA HERNNDEZ RAFAEL ENRIQUECOD: 2150680

IBEZ SAMBRANO JUAN SEBASTINCOD: 2149400

JUEZ LOPEZ DANIEL STEVENCOD: 2150172

SEPLVEDA CAMILOCOD:

Tutor:

ELENA LISTO

ING

SEMESTRE V

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS

TUNJA AO 2015

INTRODUCCIN

La Prctica que se presenta a continuacin, est basada en la Unidad de Hidrosttica de los Fluidos, cuya finalidad, no es ms, que se logre discernir sobre la fuerza que soporta alguna pared o compuerta sumergida causada por un determinado lquido, as como la ubicacin que posee la misma sobre la superficie slida donde acta.

La importancia de realizar este tipo de laboratorios es que se lleva a un nivel ms prctico los conceptos tericos vistos y lo plasmamos a la vida real sobre ejemplos reales.

Aunque en dimensiones ms pequeas se puede adquirir una idea real de cmo acta un lquido sobre una pared, llmese muro de contencin y como es su comportamiento cuando las fuerzas actan cuando este se encuentra sumergido o cuando esta sobre la superficie.

OBJETIVOS

Objetivo General

Realizar la prctica de laboratorio No 01 sobre fuerzas de superficies sumergidas.

Objetivos Especficos

Determinar la fuerza que se ejerce sobre las superficies que estn en contacto con un fluido.

Determinar la posicin del Centro de Presiones sobre una superficie plana parcialmente sumergida en un lquido en reposo.

Determinar la posicin del Centro de Presiones sobre una superficie plana, completamente sumergida en un lquido en reposo.

MARCO TEORICO

EMPUJE HIDROSTATICO

Es una fuerza que realiza un cuerpo que se sumerge y va dirigida verticalmente hacia arriba.

Esta depende de:

Presin Hidrosttica

Superficies

Extensin o rea con la cual hace contacto la fuerza.

Un fluido pesa y ejerce presin sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en l

es la presin hidrosttica

es ladensidaddel lquido

es laaceleracin de la gravedad

es la altura del fluido. Un lquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior

es laPresin atmosfrica

EMPUJE HIDROSTATICO PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Cada cuerpo sumergido bajo algn lquido tendr una fuerza hacia arriba la cual se denomina fuerza de empuje, esta es el fundamento de los barcos. Gracias al griego Arqumedes se obtuvo el conocimiento que cada cuerpo sumergido por completo o parcialmente ejercer una fuerza verticalmente hacia arriba que tendr una magnitud igual al peso del lquido que fue desalojado al momento de sumergirse. La fuerza F sobre la cara superior estar dirigida hacia abajo y de acuerdo con la ecuacin fundamental de la hidrosttica su magnitud se podr escribir como:

F1 = p1S1 = (Po+ d.g.h1).S1

Siendo S1 la superficie de la cara superior y h su altura respecto de la superficie libre del lquido. La fuerza Fz sobre la cara inferior estar dirigida hacia arriba y, como en el caso anterior, su magnitud ser dada por:

F2 =P2.S2 = (Po + d.g.h2),S2

La resultante de ambas representar la fuerza de empuje hidrosttico E.

E = F2 F1 = (Po+ d.g.h2)S2 (Po + d.g.h1)S1

Pero, dado que S1 = S2 = S y h2= h1 + c, resulta: E = d.g.c.S = d.g. V = m.g

Peso del cuerpo, mg Fuerza debida a la presin sobre la base superior, p1 *A

Fuerza debida a la presin sobre la base inferior, p2*A

En el equilibrio tendremos que:

mg+p1*A= p2*A

mg+fgx*A= fg(x+h)*A

O bien,

mg=ph*Ag

El peso del cuerpo mg es igual a la fuerza de empuje ph*Ag

Como vemos, la fuerza de empuje tiene su origen en la diferencia de presin entre la parte superior y la parte inferior del cuerpo sumergido en el fluido.

Sobre el cuerpo sumergido EHCD acta tambin su peso W o sea la fuerza de la gravedad, y se tiene:

a) Si W > FA el cuerpo se hunde totalmente.

b) Si W < FA el cuerpo sale a la superficie hasta que el peso del fluido de un volumen igual al volumen sumergido iguale al peso W

c) Si W = FA el cuerpo se mantiene sumergido en la posicin en que se le deje.

MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES

Kit de pesas calibradas con distintos pesos; para este laboratorio se usaron pesas de 10,50 y 100 gramos.

Para este laboratorio se utiliz AGUA como fluido de llenado.

Una taza con la que se suministraba el agua en el equipo.

EQUIPO

Vista general del equipo

El accesorio consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor de un eje. Cuando el cuadrante est inmerso en el depsito de agua, la fuerza que acta sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercer un momento con respecto al eje de apoyo. El brazo basculante incorpora un platillo y un contrapeso ajustable. Deposito con patas regulables que determina su correcta nivelacin. Dispone una vlvula de desage. El nivel alcanzado por el agua en el depsito se indica en una escala graduada.

PROCEDIMIENTO

1. Se lleg al laboratorio y se puso el deposito sobre el banco Hidrulico, este ya estaba dispuesto con la manguera de desage instalada y el brazo basculante en su sitio.

2. Se nivelo el dispositivo moviendo las paticas del mismo y teniendo en cuenta que el nivel (ojo de pollo) quedara perfectamente centrado.

3. Se le puso el platillo de balanza, este sin ningn peso pues as se nivela el brazo basculante con el platillo; al estar el deposito nivelado se dio inicio al laboratorio.

4. Se inici con un peso de 20 (gramos) y se le adiciono el fluido en este caso agua, hasta encontrar el nivel del brazo con un nivel que posee el dispositivo el cual esta demarcado con una lnea blanca y este nivel esta dado en milmetros (altura).

5. Se increment el peso en el platillo de balanza de 20 en 20 gramos y se le adiciono agua lentamente hasta que el brazo basculante volviera a quedar nivelado, se toma nota del nivel de agua en el depsito y del peso correspondiente para ese nivel.

6. Hasta los 100 milmetros se considera que el cuerpo esta Semisumergido; con una altura de 97 mm y un peso de 180 gramos se dio por finalizada la medicin para cuerpo Semisumergido.

7. Al agregarle el siguiente peso el cual fue de 200 gramos el cuerpo dejo de ser Semisumergido a completamente sumergido pues al nivelarlo se obtuvo una altura de 103 milmetros.

8. El cuerpo quedo completamente sumergido con un peso de 320 gramos y a una altura de 136 milmetros.

Nota: Hasta este punto el procedimiento descrito anteriormente ha sido de llenado del recipiente, los siguientes puntos son corresponden del vaciado del mismo.

9. En este punto se tienen todas las medidas respectivas del llenado, ahora se empieza a quitar peso en las mismas cantidades que se adiciono es decir de 20 en 20 gramos, se abre la llave de desage del dispositivo y se nivela el brazo basculante con el nivel que posee el dispositivo.

10. Este procedimiento se hace hasta desocupar el equipo teniendo en cuenta de llenar las tablas con los datos recopilados del vaciado.

CLCULOS Y RESULTADOS

1. Datos

Tabla N1

Para Cuerpo Semisumergido

Medicin N

Masa (grms)

H mm Ac

H mm Dc

H Promedio mm

1

20

32

32

32

2

40

45

45

45

3

60

54

54

54

4

80

63

62

62,5

5

100

71

71

71

6

120

78

78

78

7

140

85

85

85

Tabla N2

Para Cuerpo Sumergido

Medicin N

Masa (grms)

H mm Ac

H mm Dc

H Promedio mm

1

200

103

103

103

2

220

109

110

109,5

3

240

115

115

115

4

260

120

120

120

5

280

126

126

126

6

300

131

131

131

7

320

137

136

136,5

Tabla N 3

Para inmersin parcial o cuerpo Semisumergido

Medicin

Masa (gr)

Hprom (mm)

Hprom (mm)/3 (m)

Ft

Ft/Hprom2

Fp/Hprom2

1

20

32

10,66666667

0

191406,25

2

40

45

15

0

193580,2469

3

60

54

18

0

201646,0905

4

80

62,5

20,83333333

0

200704

5

100

71

23,66666667

0

194405,8719

6

120

78

26

0

193293,8856

7

140

85

28,33333333

0

189896,1938

Tabla N 3

Para inmersin de Cuerpo Sumergido

Medicin

Masa (gr)

Hprom (mm)

Hprom (mm)/3 (m)

Ft

Ft/Hprom2

Fp/Hprom2

1

200

103

34,33333333

0

0,184748798

2

220

109,5

36,5

0

0,179812765

3

240

115

38,33333333

0

0,177844991

4

260

120

40

0

0,176944444

5

280

126

42

0

0,172839506

6

300

131

43,66666667

0

0,171318688

7

320

136,5

45,5

0

0,168310322

Desarrollo del Cuestionario

CONCLUSIONES

Con el desarrollo de este tipo de prcticas se fortalece el conocimiento visto en clase, puesto que la teora a veces no resulta suficiente para llegar a entender los conceptos propios al estudio de este tipo de temticas.

En la ingeniera civil es importante tener claros los conocimientos en cuanto a comportamientos de los fluidos en cualquier obra de construccin, ya sea represas, diques, centrales hidroelctricas.

BIBLIOGRAFA

Claudio Mataix. Mecnica de Fluidos y Maquinas Hidrulicas

George Rusell. Hidrulica

Gua prctica de laboratorio Universidad Santo Toms

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL U.S.T.A