informe nº2

MECANICA DE FLUIDOS IPRESIN SOBRE SUPERFICIES PLANAS PARCIALMENTE SUMERGIDAS

INDICEI. INTRODUCCION .04

II. OBJETIVOS..05

III. FUNDAMENTO TEORICO05_10IV. EQUIPOS Y MATERIALES..11_13V. PROCEDIMIENTO DE TOMA DE DATOS14_16VI. DATOS.16VII. CALCULOS....17_19VIII. GRFICO19_20IX. CONCLUSIONES.21X. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA.21I._INTRODUCCIN

En la vida cotidiana se experimenta una serie de eventos bajo el agua, as tenemos, cuando uno se sumerge hasta lo profundo de una piscina experimenta una cierta fuerza que hace que te sientas como comprimido, tambin se empieza a sentir un leve dolor en los odos mientras se sumerge cada vez ms adentro, estos y muchos efectos ms se deben a que en ti est actuando una presin, llamndose a sta, Presin Hidrosttica. Pero en el estudio de sta prctica de laboratorio se abarcar un solo trmino llamado PRESIN, que se puede considerar como el efecto de contraer o comprimir, tambin se define como la relacin existente entre la fuerza ejercida por un fluido sobre una superficie y el rea de esta superficie.

En este informe se elaborar una especie de gua para la determinacin de la presin ejercida por un fluido (en este caso agua) sobre una superficie totalmente sumergida; as como tambin las tablas, frmulas, y resultados que se han logrado en el ensayo.

II._OBJETIVOS1.1. Que el estudiante conozca el manejo, el correcto uso y para que sirve el equipo usado.

1.2. Que el estudiante logre determinar la fuerza hidrosttica medida para cada intervalo de peso establecido en el Laboratorio.

III._FUNDAMENTO TEORICOPRESIN SOBRE SUPERFICIES PLANAS TOTALMENTE SUMERGIDAS:

Una placa expuesta a un lquido, como una vlvula de compuerta en una presa, la pared de un tanque de almacenamiento de lquidos o el caso de un barco en reposo, queda sometida a la presin del fluido distribuida sobre su superficie.

Las fuerzas hidrostticas de una superficie plana forman un sistema de fuerzas paralelas y a menudo se necesita determinar la magnitud de la fuerza resultante junto con su punto de aplicacin, el cual recibe el nombre de centro de presin.

En la mayora de los casos, el otro lado de la placa est abierto a la atmsfera, como el lado seco de una compuerta, y donde la presin atmosfrica acta sobre los dos lados de la placa y conduce a una resultante cero. En esos casos conviene restar la presin atmosfrica y trabajar slo con la presin manomtrica, quedando como se muestra en la figura.

a) considerada

b) restadaLa frmula que se necesita para poder efectuar los clculos y poder obtener la Fuerza Hidrosttica resultante es la siguiente:

Dnde:

Demostracin

La presin ejercida sobre la placa es:

Aplicando la segunda condicin de equilibrio en O:

ALGUNOS CONCEPTOS RELACIONADOS:

PRESIN ATMOSFERICA:

La presin atmosfrica es la fuerza que la atmsfera hace sobre todo los objetos que se hallan en su interior.Se denomina atmsfera a la capa de aire, constituida por una mezcla homognea de gases que rodea un planeta, variando drsticamente de uno a otro. Su peso, origina sobre todos los cuerpos sumergidos en ella, una presin denominada atmosfrica, que podemos evidenciar mediante la experimentacin. Podramos compararlo como si viviramos en el fondo de un ocano de aire. La atmsfera, como el agua de un lago, ejerce presin; y tal como el peso del agua es la causa de la presin en el agua, el peso del aire es la causa de la presin atmosfrica. Estamos tan acostumbrados al aire invisible que a veces olvidamos que tiene peso. Quizs los peces tambin "olvidan" que el agua tiene pesoLa atmsfera en la Tierra tiene una presin al nivel del mar, medido en latitud 45. La medida de presin del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el newton por metro cuadrado (N/m) o Pascal (Pa). La presin atmosfrica a nivel del mar en unidades internacionales es 101325 N/m Pa.

PRESIN MANOMTRICA:

Se llama presin manomtrica a la diferencia entre la presin absoluta o real y la presin atmosfrica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presin es superior a la presin atmosfrica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presin de vaco.Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presin atmosfrica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presin real o absoluta y la presin atmosfrica, llamndose a este valor presin manomtrica. Los aparatos utilizados para medir la presin manomtrica reciben el nombre de manmetros y funcionan segn los mismos principios en que se fundamentan los barmetros de mercurio y los aneroides. La presin manomtrica se expresa bien sea por encima o por debajo de la presin atmosfrica. CENTRO DE PRESIONES:El centro de presiones es aquel punto por donde pasa la lnea de accin de la fuerza resultante que ejerce presin sobre un cuerpo sumergido en un lquido.

Se debe de tener en cuenta que la ubicacin del centro de presiones y el centro de gravedad no coinciden en ningn punto, ya que el centro de presiones siempre est por debajo del centro de gravedad. Esto se debe a que la fuerza resultante aplicada est por debajo del centro de gravedad y el centro de presiones corresponde a la misma distancia de la ubicacin de la fuerza resultante.

Para poder efectuar el trabajo de laboratorio debemos de cmo se llega a la frmula que nos permitir hallar la fuerza hidrosttica la cual se ubica en el centro de presiones.FUERZA HIDROSTTICA

Es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. Por lo tanto, vendr definida por su mdulo o intensidad y por su direccin, siendo evidente el sentido en que acta (hacia el cuerpo considerado).

Cuando existe una pared vertical sumergida se considera que la fuerza hidrosttica que acta sobre dicha pared tiene una distribucin con forma de un prisma

IV._EQUIPOS Y MATERIALES1 FME08.PRESION SOBRE SEPERFICIESDESCRIPCIN DEL EQUIPO

El mdulo 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.

Depsito con patas regulables que determina su correcta nivelacin.

Dispone de una vlvula de desage.

El nivel alcanzado por el agua en el depsito se indica en una escala graduada.

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

La fuerza que ejerce el fluido sobre una superficie slida que est en contacto con l es igual al producto de la presin ejercida sobre ella por su rea. Esta fuerza, que acta en cada rea elemental, se puede representar por una nica fuerza resultante que acta en un punto de la superficie llamado centro de presin.

- Si la superficie slida es plana, la fuerza resultante coincide con la fuerza total, ya que todas las fuerzas elementales son paralelas.

- Si la superficie es curva, las fuerzas elementales no son paralelas y tendrn componentes opuestas de forma que la fuerza resultante es menor que la fuerza total.

ESPECIFICACIONES

Capacidad del depsito: 5,5l Distancia entre las masas suspendidas y el punto de apoyo: 285 mm.

rea de la seccin: 0,007 m.

Profundidad total del cuadrante sumergido:160mm.

Altura del punto de apoyo sobre el cuadrante:100mm.

Se suministra un juego de masas de distintos pesos(4 de 100 gr., 1 de 50 gr., 5 de 10 gr., y 1 de 5 gr.).

DIMENSIONES Y PESO

Dimensiones: 550 x 250 x 350 mm. aprox. peso: 5 Kg. aprox.2 PROBETA

Llamada tambin cilindro graduable es un instrumento volumtrico q nos permitir medir volmenes.

Es un instrumento de forma cilndrica de vidrio o plstico, posee una graduacin q nos permite medir diferentes volmenes.

Posee una base en su parte inferior q permite ser colocado en una superficie, la parte superior es descubierta puesto que es por donde ingresa el lquido, en algunas ocasiones posee un pico que permite que el lquido sea vertido en otro deposito.3 PESAS CALIBRADASPesas calibradas sern las pesas que se colocaran en el platillo de balanza del equipo

Las usadas fueron: de 5gr de 10 gr de 20 gr de 50 gr de 100 gr

4 AGUA

Es el fluido con el que cubriremos totalmente la superficieV_PROCEDIMIENTO DE TOMA DE DATOS

1) Lo primero es nivelar el equipo es decir acoplar el cuadrante al brazo basculante enclavndole mediante los dos pequeos letones y asegurndolo despus mediante el tornillo de sujecin.

2) Luego de nivelar el equipo tenemos que considerar un peso que desnivele el brazo basculante y que a la hora de verter agua cubra totalmente a la superficie, ese peso en consideracin que hemos tomado es de 230gr.Luego vertimos agua hasta que el brazo basculante quede en forma horizontal

VERTIENDO AGUA HASTA CUBRIR COMPLETAMENTE LA SUPERFICIE3) Tomar la lectura de la altura que marca el agua en el instrumento

//

4) Repetir la operacin anterior, varias veces, aumentando en cada una de ellas, progresivamente el peso en el platillo de manera que cubra totalmente a la superficie///

5) Ahora lo que sigue es el vaciado, nuestra altura para 410gr nos dio 152.5mm, ahora vertimos un poco ms de agua, en este momento el brazo basculante no se encuentra en forma horizontal, lo que debemos hacer es retirar el agua con la ayuda de la espita de desague hasta que nuevamente el brazo basculante quede en forma horizontal, y anotamos la nueva altura para 410gr que en este caso fue 152mm.

///

6) El paso anterior de ir retirando agua con la ayuda de la espita de desague se realiza para todos los pesos con los que hicimos el proceso de llenado, que en nuestro caso fueron los siguientes:

230gr, 250gr, 270gr, 290gr, 310gr, 330gr, 350gr, 370gr, 390gr, 410gr

VI_DATOS

En la presente tabla se aprecia los valores del llenado y vaciado para un cierto peso

DATOS

PESO (gr)LLENADO (mm)VACIADO (mm)

230104.5104.5

250110.0110.0

270115.5115

290121.0120.5

310126.0126.5

330131.5131.0

350137.0137.5

370142.0142.0

390147.5147.5

410152.5152.0

VII_CALCULOS Y RESULTADOSLo primero es pasar las unidades de kilogramos a gramos, y las unidades de milmetros a metros, as como tambin obtener el promedio de las alturas.

PESO(Kg)LLENADOALTURA(m)VACIADOALTURA(m)ALTURA

PROMEDIO(m)

0.2300.10450.10450.1045

0.2500.11000.11000.1100

0.2700.11550.1150.11525

0.2900.12100.12050.12075

0.3100.12600.12650.12625

0.3300.13150.13100.13125

0.3500.13700.13750.13725

0.3700.14200.14200.1420

0.3900.14750.14750.1475

0.4100.15250.15200.15225

FUERZA TEORICAEsta fuerza la hallamos aplicando la frmula:

Si sabemos que el valor de b=0.072m y =1000 obtenemos el siguiente cuadro

ALTURA

PROMEDIO(m)F. TEORICA (kgf)

0.10450.393129

0.11000.4356

0.115250.47817225

0.120750.5249

0.126250.573806

0.131250.620156

0.137250.678152

0.14200.725904

0.14750.783225

0.152250.834482

FUERZA EXPERIMENTAL

Lo siguiente es calcular el valor de la Fuerza Horizontal experimental, para ello aplicaremos momentos respecto al punto o, resultando la siguiente frmula: Si sabemos que: a=85 mm = 0.085m b=72mm = 0.072m d=103 mm = 0.103m L=285 mm = 0.285mPESO(Kg)ALTURA

PROMEDIO(m)FUERZA EXPERIMENTAL(Kgf)

0.2300.10450.427965

0.2500.11000.470815

0.2700.115250.514428

0.2900.120750.559391

0.3100.126250.605482

0.3300.131250.651993

0.3500.137250.701230

0.3700.14200.749644

0.3900.14750.800600

0.4100.152250.851366

VIII_GRAFICASFUERZA TEORICA VS ALTURA

FUERZA EXPERIMENTAL VS ALTURA

IX_CONCLUSIONES

La fuerza, que acta en cada rea elemental puede representarse por una nica fuerza hidrosttica resultante que acta en un punto de la superficie llamado centro de presiones.

Al realizar la comparacin entre la fuerza debido la presin hidrosttica observamos que vara levemente en algunos de sus decimales, esto se debe por la falta de precisin en los datos tomados.

Con los valores obtenidos, notamos que el momento causado por la fuerza hidrosttica se asemeja al momento causado por las pesas, esto se debe a que el sistema debe mantenerse en constante equilibrio.

X_BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA

MECNICA DE FLUIDOS. Alonso Fuentes.

HIDRULICA DE CANALES. Juan Hernando Cadavid R. INGENIERA MECNICA. William F. Riley, Leroy D. Sturges MECNICA DE FLUIDOS. Merle C. Potter. 2013

ING. ZELADA ZAMORA WILMER

LABORATORIO DE

MECNICA DE FLUIDOS I

CURSO: MECANICA DE FLUIDOS I

DOCENTE: ING. ZELADA ZAMORA WILMER

INTEGRANTES:

BANCES ELERA, Alex Oscar.

GUERRERO OBANDO, Jorge.

ROJAS PAISIG, Robert Henderson.

SENMACHE CABREJOS, Vctor.

VASQUEZ RIMACHI, Oscar Ronaldy.

LAMBAYEQUE, 07 FEBRERO DEL 2013

PRESIN SOBRE SUPERFICIES PLANAS TOTALMENTE SUMERGIDAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

DEBE ESTAR HORIZONTAL

EN ESTE CASO PARA UN PESO DE 230gr LA ALTURA ES DE 104.5mm

EN NUESTRO GRUPO DE LABORATORIO EL PESO MAYOR QUE TOMAMOS FUE DE 410gr CUYA ALTURA MARCO 152.5mm

EN NUESTRO GRUPO DE LABORATORIO EL PESO MAYOR QUE TOMAMOS FUE DE 180gr CUYA ALTURA MARCO 91mm






EN EL MOMENTO DEL VACIADO PARA UN PESO DE 410gr NOS DIO UNA ALTURA DE 152.0mm




informe nº2

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