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MECANICA DE FLUIDOS LABORATORIO 4
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MECANICA DE FLUIDOS I FUERZA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS
Universidad nacional de san Antonio abad del cusco Facultad de ingeniera civil
LABORATORIO N4 FUERZA SOBRE SUPERFICIE SUMERGIDA
CURSO:Mecnica de fluidos I ALUMNOS: Choquehuanca Mamani Josef Jimy - 140956 Concha Huaynillo Alex Junior - 1409xx Suarez Tinco Yefferson Alberto 134515 Zamora Quipo Lennin 083166
FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDASOBJETIVOS: Describir el mecanismo de funcionamiento del equipo FME 08. Medir el empuje ejercido por el fluido (agua) a travs de las pesas de diferentes valores. Manejar los datos obtenidos mediante el uso grficos y ecuaciones caractersticas.
RESUMEN:Se usa el equipo FME 08 para comparar el empuje aproximadamente con la masa de las pesas que son conectados a travs de un brazo que genera momentos. Anulndose todas las fuerzas que confluyen radialmente a excepcin de las fuerzas aplicadas en la superficie rectangular.Tambin se usa las pesas de diferentes masas que sumados dan masas diversas. Adems de un balde para adicionar agua al recipiente que tiene el equipo FME 08. Inicindose as mediciones de altura de agua y masa correspondiente cuando el cuerpo este semi sumergido y sumergido.
MARCO TEORICO
Presin hidrosttica sobre una superficie plana sumergida: Consideremos el caso general, en que el plano donde se encuentra la superficie plana sumergida forme un ngulo con el plano piezomtrico. La presin en cada punto multiplicada por forma un sistema de fuerzas elementales paralelas , normales al plano cuya resultante es una fuerza normal tambin a dicho plano. La interseccin de la lnea de aplicacin de esta fuerza con la superficie determina un punto , que se llama centro de presin, que no coincide en general con el centro de gravedad de . Determinacin de la fuerza: La resultante de las fuerzas debidas a la presin sobre una superficie plana sumergida es igual al producto de la densidad del lquido, por la aceleracin de la gravedad, por la profundidad del centro de gravedad con relacin al plano piezomtrico y por el rea de la superficie. Determinacin del centro de presin : La distancia (coordenada yc) del centro de presiones de una superficie plana a la interseccin de dicho plano con el plano piezomtrico es igual al cociente de los momentos segundo y primero de la superficie con relacin a dicha interseccin.
Fuerzas de presin sobre superficies planas verticales:
Donde: : Fuerza de presin hidrosttica. : , Altura de carga al centro de gravedad. : Peso especfico. : Momento de Inercia con respecto al centro de gravedad de la superficie sumergida. : Coordenada del centro de gravedad al punto origen de las coordenadas : rea de la superficie.
El punto de aplicacin de la fuerza hidrosttica: para ste caso
,
Fundamento terico.El objetivo de este equipo es medir la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies que estn en contacto con l.
Inmersin Parcial: Tomando momentos respecto del eje en que se apoya el brazo basculante se obtiene la siguiente relacin:
Dnde:: Peso especfico del agua.
MATERIALES:
Equipo de prueba de empuje EDIBON
Pesas de 5, 10, 50 y 100 g.
Agua.
ANALISIS DEL LABORATORIO:
DATOS RECOLECTADOS:Tabla N 01
PARA CUERPO SEMI-SUMERGIDO
Pesos (g)H (mm) AcH (mm) DcH promedio (mm)
50494949
80626262
110727272
140838383
Tabla N 02
PARA CUERPO SUMERGIDO
Pesos (gr)H (mm) AcH (mm) DcH promedio (mm)
250116115115.5
280125123124
310132132132
340141141141
Dnde:Ac: llenado del depsitoDc: vaciado del depsito
superficie parcialmente sumergida
masah1h2
504949
806262
1107273
1408383
superficie completamente sumergida
masah1h2
250116115
280125123
310132132
340141141
HoHprom-d/2
Fpmasa*g
gravedad local9.7962
BRAZO280mm
a100mm
b70
d100
INMERSION PARCIAL O CUERPO SEMI-SUMERGIDO
pesos h prom (mm)Hprom/3 (m)Ft (Kg)Ft/Hprom2 (Kg/m2)Fp/Hprom2 (N/m2)
50490.0160.0551222.958204.002
80620.0210.0861722.417203.875
11072.50.0240.1155321.979205.010
140830.0280.1484021.542199.081
INMERSION TOTAL O CUERPO SUMERGIDO
pesos h prom (mm)Ho(m)f terico (Kg)Ft/Ho (Kg/m)1/Ho (1/m)Fp/Ho (N/m)
250115.50.06550.266464.068115.267237.3901
2801240.0740.298334.031513.513537.0667
3101320.0820.328334.004112.195137.0344
3401410.0910.362083.978910.989036.6012
GRAFICAS
m21.813
m0.31333
CALCULOS:
OBSSERVACIONES
Para realizar un buen trabajo de laboratorio debe estar correctamente nivelado el brazo equilibrante del equipo.
No siempre coincide la lectura de la altura de agua al momento de realizar el experimento vale decir al momento de adicionar el agua y al momento de desaforar el agua.
Todas las fuerzas que actan sobre la superficie sea total o parcialmente sumergida actan en el centro geomtrico de esta figura por concentrarse en el centro.
El peso de nuestras pesas vara con la gravedad que estemos trabajando, vale decir la gravedad local.
Vale decir que en la lectura de las alturas se muestra el fenmeno de capilaridad.
Tener en cuenta que el equipo debe estacionarse sobre una superficie plana.
RECOMENDACIONES: No cometer el error de paralaje en las lecturas de las alturas del agua.
Tener cuidado con el fenmeno de capilaridad, pues puede ocurrir errores en la medidas de la altura del agua.
No mover las pesas o tenerlas en balanceo, pues dificulta las lecturas correctas y la estabilidad de la palanca.
Evitar el paralaje en la estabilidad de la palanca con la lnea de referencia.
PANEL FOTOGRAFICO.
IMAGEN 01Equipo FME 08.
IMAGEN 02Iniciando a sumergir, contrapesando.
IMAGEN 03Nivel de agua al ser desaforado.