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laboratorios de mecanica de fluidos
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 14
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Lic. INGENIERÍA MECÁNICA INDUSTRIAL
Informes de Laboratorio (N° 3 y 4)
Hidrostática: Fuerza sobre una superficie plana y curva
Grupo:
Integrantes:
Instructor:
Daniel Navarro
Fecha de realización de la experiencia
Lunes de mayo
Fecha de entrega
Lunes 23 de mayo
Superficie plana
sobre una superficie plana vertical.
superficie plana vertical.
teóricos para así conocer el nivel de excelencia empleado por nuestro
trabajo.
Superficie curva
una superficie curva.
de presión resultante sobre el punto pivote
Sobre una superficie plana las fuerzas hidrostáticas forman un sistema de fuerzas
paralelas y, a menudo, se necesita determinar la magnitud de la fuerza y su punto
de aplicación, el cual se llama centro de presión.
Cuando se presenta el caso de que un lado este abierto a la atmosfera la
resultante conduce a cero en el lado seco de una compuerta.
La presión P o
suele ser la atmosférica, la cual en la mayoría de los casos se puede
ignorar.
Nota: Existen casos comunes en los cálculos de las superficies planas en forma
de placa horizontal o vertical y, casos especiales de placa rectangular totalmente
sumergida en este caso la fuerza hidrostática resultante sobre la superficie es
igual a la presión promedio, la cual sería igual a la presión en el punto medio de
esa superficie, multiplicada por el área superficial.
Para el cálculo de F r
se llega que:
Donde 𝐹𝑥 es la fuerza sobre una superficie plana vertical.
Diagrama de cuerpo libre de la parte de la superficie curva sumergida en el fluido,
se tiene:
Los materiales utilizados en el laboratorio de hidrostática fueron; equipo
para evaluar fuerzas sobre superficie plana y curvas, destornillador,
balanza, masas de diversos tamaños, un dispositivos para verificar el
equilibrio del sistema, cinta métrica.
Superficie plana
Es necesario mencionar que ambos laboratorios se realizaron en distintos
días, donde las medidas de la superficie curvas solo fueron realizadas por
dos compañeros de clases. En el de superficie plana se llenó de agua el
deposito inferior del dispositivo, pero antes de esto se equilibró todo el
sistema, se añadieron las diversas masa, a medida que se bombeaba hasta
nuevamente equilibrar el sistema, se tomaba cada elevación. Se repitió este
procedimiento para siete masas distintas.
Superficie curva
Para la superficie curvas el procedimiento inicial fue el mismo, es decir
se equilibró el sistema sin agua, posteriormente a medida que se
llenaba el deposito superior por medio del bombeo se equilibraba el
sistema variando la distancia moviendo el contrapeso, a diferencia del
caso en la superficie plana se equilibraba era añadiendo masas. Se
realizó este procedimiento para tres medidas (mitad/raso/sobre) de la
superficie curva
Superficie plana
Es necesario mencionar los diversos datos, consideraciones y las
ecuaciones que se emplearon para calcular la
p
experimental.
y
p
de forma teórica.
sobre el punto de pivote sin agua, de la misma manera se hizo
con agua y ver el momento que producía el gancho con las
respectivas masas sobre el punto pivote, obtuvimos así la
ecuación para calcular
p
Ecuaciones empleadas
p
wh
( y + y
p
(Experimental)
y
p
= s +
b
b
2
12 ( s +
b
O
ρgsenθgsenθθ
(Teórico)
p
= ρgsenθg h
c
(Teorico)
Elevación (m) F
p , exp_._
p ,teorico
y
p , teorico
0.036 0.27134043 0.317844 0.
0.053 0.69943327 0.68890725 0.
0.064 0.99930224 1.004544 0.
0.078 1.46586207 1.492101 0.
0.086 1.78641245 1.813869 0.
0.098 2.28639442 2.355381 0.
0.104 2.51954676 2.652624 0.
Tabla n°2. Resultado del cálculo de la fuerza hidrostática sobre una superficie
plana vertical y su coordenada
y
p , teorico
del centro de presión.
Cálculos
b=0.036m ; masa=0.02kg; L=0.026m
y
p , teorico
∗ b =
∗0.036=0.024 m
y =0.2− b =0.2−0.036=0.164 m
wh
= g ∗ masa =9.81∗0.02=0.1962 N
p , exp_._
wh
y + y
p
h
C
b
=0.018 m
A = b ∗ espesor =0.036∗0.05=0.0018 m
2
ρgsenθ
agua
kg
m
3
g =9.
m
s
2
p ,teorico.
= ρgsenθg h
c
p , exp_._
p ,teorico.
b=0.053m ; masa=0.05kg; L=0.026m
y
p , teorico
∗ b =
∗0.053=0.0353333 m
y =0.2− b =0.2−0.053=0.147 m
wh
= g ∗ masa =9.81∗0.05=0.4905 N
p , exp_._
wh
y + y
p
h
C
b
=0.0265 m
A = b ∗ espesor =0.053∗0.05=0.00265 m
2
ρgsenθ
agua
kg
m
3
g =9.
m
s
2
p ,teorico.
= ρgsenθg h
c
p , exp_._
p ,teorico.
b=0.064m ; masa=0.07kg; L=0.026m
y
p , teorico
∗ b =
∗0.064=0.042666667 m
y =0.2− b =0.2−0.064=0.136 m
wh
= g ∗ masa =9.81∗0.07=0.6867 N
p , exp_._
wh
y + y
p
h
C
b
=0.032 m
A = b ∗ espesor =0.064∗0.05=0.0032 m
2
ρgsenθ
agua
kg
m
3
g =9.
m
s
2
p ,teorico.
= ρgsenθg h
c
p , exp_._
p , exp_._
p ,teorico.
b=0.098m ; masa=0.15kg; L=0.026m
y
p , teorico
∗ b =
∗0.098=0.065333333 m
y =0.2− b =0.2−0.098=0.102 m
wh
= g ∗ masa =9.81∗0.15=1.4715 N
p , exp_._
wh
y + y
p
h
C
b
=0.049 m
A = b ∗ espesor =0.098∗0.05=0.0049 m
2
ρgsenθ
agua
kg
m
3
g =9.
m
s
2
p ,teorico.
= ρgsenθg h
c
p , exp_._
p ,teorico.
b=0.104m ; masa=0.17kg; L=0.026m; s=0.004m (caso especial)
y
p , teorico
= s +
b
b
2
12 s + 6 b
=0.004+0.052+ 0.0161=0.0721 m
y =0.2− b =0.2−0.104=0.096 m
wh
= g ∗ masa =9.81∗0.17=1.6677 N
p , exp_._
wh
y + y
p
h
C
b
=0.052 m
A = b ∗ espesor =0.104∗0.05=0.0052 m
2
ρgsenθ
agua
kg
m
3
g =9.
m
s
2
p ,teorico.
= ρgsenθg h
c
p , exp_._
p ,teorico.
Superficie plana
cree que se deba este hecho?
de trabajo?
fluido de trabajo?
Superficie curva
desigualdad? De ser el caso ¿a qué cree que se deba este hecho
Respuestas
Superficie plana
debe al redondeo e inexactitud de las medidas.
hidrostática disminuyéndola, esto debido a que habría una reducción de la
elevación del fluido, lo que conlleva un menor valor de área y de
h
c
de este cambio en un fluido de trabajo?
Superficie curva
Aplicaciones, McGraw-Hill
Superficie Curva
Tabla n°1: Datos experimentales empleados para el cálculo de la fuerza
hidrostática sobre una superficie curva y la localización del centro de presión
Medición Distancia z
(m)
Distancia s
(m)
Distancia x
(m)
Distancia y
(m)
Tabla N°2: Resultados del cálculo de las componentes de la fuerza hidrostática, la
fuerza hidrostática y la localización del centro de presión sobre una superficie
curva
Medició
n
O
( N ∗ m )
v , 1
H , 1
v , 2
H , 2
R
θ ( ° )
NOTA: los cálculos están hecho a mano (ver pagina atrás)
