Mecánica de Fluidos: Estática de Fluidos - Fuerzas sobre Superficies Sumergidas, Apuntes de Endodoncia

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MECÁNICA DE

FLUIDOS

Ingeniería Civil

Docente: Ing. Msc. Liliana María Fuentes Osorio

Programa de Ingeniería Civil

Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS

La magnitud de la fuerza resultante que actúa sobre una superficie plana de una placa totalmente sumergida en un fluido homogéneo (de densidad constante) es igual al producto de la presión Pc en el centroide de la superficie y el área A de ésta

FUERZA SOBRE ÁREAS PLANASSUPERFICIES INCLINADAS

MAGNITUD DE LA FUERZA:

PG → Presión en el centro de gravedad. A → Área. Ɣ → Peso específico del fluido. ĥ → Profundidad del centro de gravedad del área. LÍNEA DE ACCIÓN DE LA FUERZA: Centro de presión. DIRECCIÓN: Perpendicular a la superficie.

Magnitud, dirección y línea de acción de la fuerza resultante debida al líquido que actúa sobre un lado del área.

Fuerza hidrostática que actúa sobre la superficie superior de una placa rectangular sumergida

Para P 0 0, que suele ser el caso cuando se ignora la presión atmosférica, se simplifica a:

FUERZA SOBRE ÁREAS PLANAS

SUPERFICIES INCLINADAS

Centroide y momentos centroidales de inercia para algunas configuraciones geométricas comunes.

Ejemplo: Un automóvil pesado se sumergió en un lago por accidente y quedó sobre sus ruedas. La puerta mide 1.2 m de altura y 1 m de ancho, y el borde superior de la misma está 8 m abajo de la superficie libre del agua. Determine la fuerza hidrostática sobre la puerta y la ubicación del centro de presión, y determine si el conductor puede abrir la puerta.

El centro de presión está directamente abajo del punto medio de la puerta, y su distancia a la superficie del lago se determina a partir de:

FUERZA DE FLOTACIÓN

Cualquier cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido sufre una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje, que es igual al peso del fluido que desaloja

1. Algo sucede siempre que un cuerpo (o parte de él) está sumergido en un fluido
2. Una fuerza que lo empuja hacia arriba
3. Es idéntica al peso del fluido desalojado por el cuerpo

“Es una hecho común que un objeto se sienta más ligero y pese menos en un líquido que en el aire.”

Principio de Arquímedes

La fuerza de flotación que actúa sobre un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo y actúa hacia arriba pasando por el centroide del volumen desplazado.

Un cuerpo sólido cuando cae dentro de un fluido puede hundirse, flotar o quedar en reposo en cualquier sitio de éste, dependiendo sobre su densidad relativa a la densidad del fluido

La fuerza de flotación es proporcional a la densidad del fluido y, por tanto, se podría pensar que la fuerza de flotación que ejercen los gases, como el aire, es despreciable (NO SIEMPRE).

El volumen de una persona es de alrededor de 0.1 m3, y, tomando la densidad del aire como 1.2 kg/m3, la fuerza de flotación que ejerce el aire sobre la persona es:

El peso de una persona de 80 kg, W es 80 X 9.81 = 788 N.