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Laboratorios del curso de Mecánica de Fluídos hechos con softwares como scilab y procedimientos con excel
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Introducción
En la naturaleza, tenemos una serie de eventos que ocurren regular y frecuentemente pasan
desapercibidos para nuestros ojos. Ser capaz de comprender estos fenómenos de manera más
amplia le permite a uno comprender mejor cómo se comportan ciertos poderes que entran en
acción en algunas circunstancias.
Lo que se pretende en este laboratorio es analizar con precisión las acciones de las fuerzas
que ejercen los líquidos sobre ciertos sólidos que controlaremos experimentalmente.
Los siguientes son algunos de los objetivos que pretendemos alcanzar en esta práctica de
laboratorio:
Experimentar con la teoría aprendida en clase sobre el método de Arquímedes.
Evaluar la diferencia entre los pesos y las fuerzas de empuje ejercidas por los líquidos
en los cuerpos rígidos sumergidos.
Actividad #2: Investigar lo siguiente
a) Artículo 1
Medición de la densidad de líquidos utilizando el principio de Arquímedes
Una técnica simple se describe para medir la densidad líquida absoluta y relativa
basada en el principio de Arquímedes. La técnica consiste en colocar un recipiente
del líquido sometido a prueba en un balance electrónico y suspender una sonda (por
ejemplo, un mármol de vidrio) unida a una longitud de línea debajo de la superficie
del líquido. Si se conoce el volumen de la sonda, la densidad del líquido viene dada
por la diferencia entre la lectura de la balanza antes y después de la inmersión de la
sonda dividida por el volumen de la sonda. Una prueba demostró que la densidad del
agua a temperatura ambiente podía medirse a una precisión de 0,01 a 0,1%. La técnica
de la sonda también se utilizó para medir la densidad relativa de la leche, Coca-Cola,
jugo de fruta, aceite de oliva y vinagre.
(Hughes, 2006)
b) Artículo 2
LOS PECES INTERMAREALES: vivir en la transición entre la tierra y el mar
Para el artículo de “Los peces intermareales: vivir en la transición entre la tierra y el
mar” por Arturo Ramírez Valdez, Gorgonio Ruiz Campos, Paloma Salazar Araujo Y
Deivis Palacios Salgado enfoca su investigación en el estudio y observación de la
evolución de los peces que habitan en las pozas de marea. También menciona la
adaptación de ciertos peces en estas condiciones ya que estas pozas tienden a
presentar un cambio constante en sus características de flotabilidad, salinidad entre
otras, bajo el reto del cambio climático.
(Valdez, Campos, Salazar, Palacios, 2019)
Actividad #3: Resuelva los siguientes problemas.
Un cubo que está flotando en mercurio tiene sumergida la cuarta parte de su volumen.
Si se agrega agua suficiente para cubrir el cubo, ¿qué fracción de su volumen quedará
sumergida en el mercurio? ¿La respuesta depende de la forma del cuerpo? Considere
la densidad relativa del mercurio 13.6.
Datos:
Hg(i)
= ¼ Vc
Encontrar:
Hg(f)
= xVc ; x = fracción del volumen
del cubo
c
e
(1)
a) Análisis inicial
e(i)
=ρ Hg
c
g+ ρ aire
c
g (2)
Teniendo ρ aire
= 1.29 kg/m
3
y ρ Hg
= 13.6x
3
kg/m
3
podemos despreciar el
segundo término quedando:
F e(i)
Hg
¼ V c
g (3)
y reemplazamos en la ecuación 1: W c
Hg
¼ V c
g (4)
manométrica
=pgh P= densidad del fluido, g = gravedad, h=
profundidad
flotación
arriba
abajo
Fuerza de flotación = diferencia de fuerzas
arriba y abajo del cuerpo analizado.
flotación
inferior
superior
A P = presión, A= área
flotación
= pgA(h inferior
-h superior
h= altura
flotación
= pgV fluido
fluido
= Volumen desplazado por el cuerpo
flotación
=m fluido
g M fluido
= masa del fluido desplazado
flotación
fluido
fluido
= Peso del fluido desplazado
aire
Hg
H 2
O
Hg
La fuerza vertical es igual al peso del agua faltante en el segmento ABC, en dicho segmento
el área es 3.261 m y su centroide es 5.5196 m desde el punto O o 0.3235 m desde la línea
vertical AC. La fuerza hidrostática vertical en la puerta ABC es:
௩
௩
௩
Está a 0.4804 metros desde el punto B.
Teniendo la Fh y Fv obtenemos la F resultante:
ଶ
௩
ଶ
Conclusión
Con la actividad que realizamos observamos que cuando un cuerpo se sumerge en un fluido
cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerará hacia arriba y flotará; en el caso
contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, éste se
acelerará hacia abajo y se hundirá.
Concluimos que es cierto que todos los cuerpos al estar sumergidos en un fluido
experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Arquímedes analizado
en el laboratorio, pues los fluidos ejercen resistencia al sólido sumergido en ellos para
equilibrar el sistema
Gracias al principio de Arquímedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares,
si necesidad de fundirlos para transformarlos en figuras regulares.
Con lo anterior pudimos afianzar satisfactoriamente los conceptos de peso, peso aparente,
fuerza de empuje, volumen desplazado, densidad de una sustancia.
