sesión_06. fuerzas
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FUERZAS SOBRE SUPERFICIESTRANSCRIPT
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SEMANA 6:
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
ING. AMBIENTAL
DOCENTE: I.Q. Juan Carlos Flores Cerna
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CENTRAL HIDROELCTRICA
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Acuario con ventanas de
observacinMuro de contencin
Recipiente con lquido Tanque con superficie curva
Depsito de
fluido y
escotilla
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1. Como acta la fuerza sobre las reas sumergidas?
2. La presin vara en puntos diferentes del fluido? Si
es as, como vara?
3. Cmo afecta la fuerza que ejerce la presin del
fluido al diseo del recipiente (contenedor?
4. Qu consecuencias habra si las fuerzas excedieran
la capacidad del contenedor para resistirlas?como
fallaran?
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1. Cmo se calcula la fuerza por cualquier fluido esttico
sobre un rea horizontal y un rea sumergida?
2. Cmo se obtiene la fuerza resultante de fluido
esttico?
3. Qu es el centro de presin?
4. Qu se debe tener en cuenta en la distribucin de y
direccin de la fuerza resultante en su lnea de accin y
la superficie plana o curva sumergida?
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LOGRO DE LA SESIN
Al trmino de la sesin, el estudiante, resuelve ejercicios
y problemas, relacionado a las fuerzas sobre superficies
planas y curvas por efectos de la presin hidrosttica,
basados en la aplicacin de ingeniera, con precisin en
los resultados, delimitacin del procedimiento, y
correspondencia con la fundamentacin terica.
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FUERZAS SOBRE
SUPERFICIES PLANAS Y
CURVAS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
En cada caso de la figura
anterior, , el fluido ejerce una
fuerza que acta en forma
perpendicular a la superficie
de inters, segn la definicin
fundamental de presin:
A
FP
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EJEMPLO 1:
Si el cilindro de la figura anterior ,
tiene un dimetro interno de 2pulg y
opera a una presin de 300psig,
calcule la fuerza sobre sus extremos
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SUPERFICIES PLANAS HORIZONTALES BAJO LIQUIDOS
Si el tambor de
la figura esta
abierto a la
atmsfera en su
parte superior,
calcule la fuerza
que acta sobre
el fondo.
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COMENTARIO
La fuerza calculada en estos problemas, es la
que el fluido ejerce sobre el fondo interior del
contenedor
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PAREDES RECTANGULARES
Muro de contencin vertical
Muro inclinado (presa)
La fuerza ejercida por la presin del fluido tiene a hacer girar la pared o romperla en el sitio en que est fija al fondo
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La fuerza real se distribuye sobre toda la pared, pero para el
propsito del anlisis es deseable determinar la fuerza
resultante y el lugar en que acta, el cual se denomina centro
de presin. Es decir, si toda la fuerza se concentrara en un
solo punto;
dnde estara ste y cul sera la
magnitud de la fuerza?
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Distribucin de la presin sobre el muro vertical de
contencin. Pared vertical rectangular
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EJEMPLO 2:
En la figura anterior , el fluido es gasolina (Sg=0.68 y su
profundidad total es de 12 pies. La pared tiene 40 pies de
ancho. Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre la
pared y la ubicacin del centro de presin.
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Ejemplo 3:
La figura muestra una presa de 30.5 m de ancho que contiene
agua dulce con un tirante de 8 m, la cortina de la presa esta
inclinada con un ngulo de 60. Calcule la magnitud de la
fuerza resultante sobre la presa, as como la localizacin del
centro de presin.
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AREAS PLANAS SUMERGIDAS
EN GENERAL
Fuerza sobre un rea
plana sumergida
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Definicin de parmetros utilizados en el anlisis de la fuerza resultante en un rea plana sumergida:
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EJEMPLO 4:
En la figura anterior , el tanque contiene un aceite lubricante
con gravedad especifica de 0.91, en su pared inclinada de
=60se coloca una compuerta rectangular con dimensiones
B=4pies y H=2pies. El centroide de la compuerta se encuentra
a una profundidad de 5pies de la superficie del aceite. Calcule:
a. La magnitud de la fuerza resultante FR sobre la compuerta y
b. La ubicacin del centro de presin.
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EJEMPLOS
Para cada uno de los
casos ilustrados en
las figuras, calcule la
magnitud de la
fuerza resultante
sobre el rea
indicada y la
ubicacin del centro
de presin. Seale la
fuerza resultante
sobre el rea y
dimensiones su
ubicacin con
claridad.
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Para cada uno de
los casos
ilustrados en las
figuras, calcule la
magnitud de la
fuerza resultante
sobre el rea
indicada y la
ubicacin del
centro de presin.
Seale la fuerza
resultante sobre el
rea y
dimensiones su
ubicacin con
claridad.
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2. Se dise tanque cilndrico de 500mm de dimetro y 1.80m de altura,
como se ilustra en la figura. El agua fluye a travs de una vlvula
abatible en el fondo, con una abertura de 75 mm de dimetro. Debe
empujarse la tapa hacia arriba para abrir la vlvula. cunta fuerza se
necesita para abrir la vlvula?
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3. La pared mostrada en la figura, tiene 20 pies de ancho. Calcule la
fuerza total sobre la pared causada por la presin del agua y localice el
centro de presin; tambin determine el momento provocado por esta
fuerza en la base de la pared.
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DISTRIBUCIN DE LA FUERZA SOBRE UNA
SUPERFICIE CURVA SUMERGIDA
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Diagrama de cuerpo libre
de un
volumen de
fluido por
arriba de la
superficie
curva
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Qu aprendimos en la clase de
hoy?
Para que servir lo aprendido en la
carrera de Ingeniera Ambiental?
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INVESTIGAR:
1.DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO
GENERAL PARA FUERZAS EN AREAS
PLANAS SUMERGIDAS (demostracin
de las frmulas analizadas)
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GRACIAS
POR SU ATENCIN
Consultas: