Practica Superficies Planas Sumergidas 1

8/15/2019 Practica Superficies Planas Sumergidas 1

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1. TEMA: Determinar de la fuerza de presión y ubicación del centro de

presiones sobre superficies sumergidas planas.

2. OBJETIVOS2.1. Calcular y comprobar la fuerza de presión ejercida por el agua sobre

una superficie sumergida plana.

2.2. Calcular y comprobar la ubicación de la fuerza de presión (centro de

presiones).

3. EQUIPO, DISPOSITIVOS, MATERIALES Y REACTIVOS

• Dispositivo del centro de presiones , apoyado sobre una mesa debidamente

nivelada• Recipiente con agua limpia

• ortapesas

• esas de diferentes pesos en gramos.

• Regla

4. INSTRUCCIONES:

• Colocar las moc!ilas en los casilleros

• ro!ibido consumo de alimentos

• ro!ibido e"uipo de diversión, celulares etc.

• ro!ibido jugar

• ro!ibido mover o intercambiar los e"uipos de los bancos de trabajo

• ro!ibido sacar los e"uipos del laboratorio sin autorización.

• #bicar los e"uipos y accesorios en el lugar dispuesto por el responsable del

laboratorio, luego de terminar las pr$cticas, debidamente limpios.

• #so adecuado de e"uipos

• #so obligatorio del mandil

• %n caso de re"uerir trasladar fuera del laboratorio alg&n e"uipo, primero se

debe firmar los documentos de control de pr'stamos de e"uipos establecido, yel mismo debe ir firmado por los "ue se !acen responsables del e"uipo yo

dispositivo y el responsable del laboratorio. l momento de su devolución

tambi'n se debe firmar dic!o documento de control y de !aber observaciones

se debe !acer constar en el mismo.

5. MARCO TEÓRICO (referente a la pr$ctica, m$*imo + !ojas, tiene "ue

elaborar el estudiante) 5.1. Fluido.

#n fluido es un estado de la materia en el "ue la forma de los

cuerpos no es constante y es est$tico si todas y cada una de sus



partculas se encuentran en reposo o tienen una velocidad constante

con respecto a un punto de referencia inercial, de a"u "ue la est$tica

de fluidos cuente con las !erramientas para estudiarlos, con la

certeza de "ue en este caso no tendremos esfuerzos cortantes y "ue

manejaremos solo distribuciones escalares de presión, lo cual es el

objetivo principal de esta pr$ctica.

%sta distribución de presiones a lo largo de toda el $rea finita puede

reemplazarse convenientemente por una sola fuerza resultante, con

ubicación en un punto especfico de dic!a $rea, el cual es otro punto

"ue le corresponde cuantificar a la est$tica de fluidos.(Dazaluis,

-oscote, /avarro, 0112)

5.2. Presión de fluidos3a presión es el concepto fsico utilizado para caracterizar la

influencia de una fuerza perfectamente distribuida sobre unasuperficie, por lo "ue su valor se da en unidades de fuerza por

unidad de $rea, esto es 4gcm5 o libraspulgada5, entre otras.

5.3. Teorema de resión.3a fuerza resultante "ue act&a sobre una superficie plana sumergida

en un l"uido puede calcularse como si la presión "ue act&a sobre su

centroide es la "ue actuase uniformemente sobre toda la superficie.

5.!. Cen"ro de resión.3a presión crece linealmente con la profundidad, por lo "ue el punto

de aplicación de la fuerza resultante estar$ situado a mayor profundidad "ue el centroide de la superficie plana considerada.

Determinaremos a!ora la coordenada y con del punto de aplicación

de la fuerza resultante.

%s el punto de aplicación de la fuerza de presión. 6u ubicación puede

encontrarse con ayuda de las siguientes e*presiones

5.5. Teorema del #en"ro de resión.3a posición del centro de presión "ueda determinada mediante la

e*presión7

%n muc!os problemas de inter's pr$ctico, la presión P0 act&a no

solamente sobre la superficie libre del l"uido, sino tambi'n sobre

una de las caras de la superficie sumergida. s, en el ejemplo "ue

se ilustra en la figura, las fuerzas producidas por la presión uniforme

P0 en ambas caras de la compuerta se compensan y la fuerza



resultante de inter's es la debida &nicamente al aumento de presión

con la profundidad8 en consecuencia, las ecuaciones7

5.$. Teorema de %"einer o momen"o de iner#ia en"re e&es aralelos

%l momento de inercia de una superficie respecto a un eje cual"uiera

contenido en el plano de la superficie es igual al momento de inercia

de la superficie respecto a un eje paralelo "ue pase por el c.d.g. de la

superficie m$s el producto del valor de esta superficie por el

cuadrado de la distancia.

6. PROCEDIMIENTO

Para realizar ésta práctica se requiere de los siguientes equipos: Banco

hidráulico y Centro de presiones



3a operación del banco !idr$ulico es la siguiente7

9. :erificar si el reservorio interno dispone de agua limpia !asta

apro*imadamente la mitad de su altura.

0. :erificar "ue el mismo se encuentre nivelado

;. Realizar las cone*iones re"ueridas con los dispositivos !idr$ulicos de la

pr$ctica a realizar, de tal forma "ue garantice la recirculación del agua.

+. brir parcialmente la v$lvula de la succión de la bomba el'ctrica

<. Conectar la bomba el'ctrica a la fuente de poder de 991 voltios.

=. %ncender en el botón (%TART' >. Realizar la pr$ctica y comprobar el caudal mediante aforo m$sico.

?. @erminada la pr$ctica correspondiente, proceder a apagar el e"uipo en el en el

botón (%TOP)

2. Desconectar de la fuente de alimentación

91.3impiar el e"uipo y ubicar el sitio previsto.

PROCE(IMIE)TO PARA REA*I+AR E* AFORO M,%ICO.

9. roceder a liberar del agua "ue pueda tener el tan"ue interno, para lo cual es

necesario girar el tope de la palanca para poder a subirla. 3uego soltar la

palanca colocar el tope y esperar a "ue la palanca suba !asta el tope,

inmediatamente colocar la pesa (9Ag ó 0Ag) en el porta pesas y dar inicio a

cronometrar el tiempo, luego soltar la palanca y esperar nuevamente "ue suba

la palanca !acia el tope e inmediatamente parar el cronómetro. %ste

procedimiento se debe realizar por lo menos tres veces con la finalidad de

obtener un tiempo promedio.0. 6i la palanca sube muy r$pido ser$ necesario colocar una masa de mayor

peso.

;. Como el dispositivo tiene una relación de 9 a ;, lo "ue significa "ue si se coloca

un peso de 0 4g, tendremos en el recipiente almacenando un volumen de =4g

de agua (o sea = lit de agua), siempre y cuando se trabaje con agua8 entonces

si dividimos el volumen de agua almacenado para el tiempo cronometrado

promedio, tendremos el caudal m$sico.

+. %jemplo, si se !a puesto un peso de 04g, tendremos un volumen m$sico de lit

(0B; =lit), y el tiempo cronometrado es de 01.11 seg, tendremos 1.;1 ls.

<. %l caudal m$sico sirve para comprobar el caudal "ue se determine con el

dispositivo o e"uipo en an$lisis o tambi'n se puede correlacionar realizando un

aforo volum'trico.

*a oera#ión del Cen"ro de Presiones es la si-uien"e:9. Colocar el e"uipo sobre el mesón de pr$cticas nivelado

0. /ivelar el e"uipo con los ajustes disponibles, de tal forma "ue las dos lneas

tanto !orizontal y vertical coincidan con las lneas de la escala graduada del

recipiente.

;. %"uilibrado y sin pesas, proceder a ajusta los 0 tornillos superiores de color

negro+. :erter agua limpia en el recipiente graduado del dispositivo.



<. -edir tanto el anc!o y la altura (profundidad) del $rea sumergida (pared del

recipiente)

=. Determinar las dimensiones del brazo de las barra estabilizadora, desde el

pivot !asta la ubicación de las pesas, 0<cm

>. Determinar la altura desde el eje superior !asta la parte inferior del dispositivo

(01 cm) y !asta el nivel de espejo de agua (variable)

?. 3iberar el ajuste lateral de e"uilibrio y se observar$ "ue el dispositivo se

dese"uilibra, por lo "ue inmediatamente se proceder a e"uilibrar el sistema de

fuerzas mediante la puesta de pesas en el porta pesas y se registra el mismo.

2. roceder a sacar el agua del recipiente y proceder a su limpieza y dejar en el

sitio previsto con el seguro lateral ajustado "ue impida el desmontaje.

8. RESULTADOS OBTENIDOS (elaborar por el estudiante)

REGISTRO DE DATOS

D@6 R%EF6@RD6

(₀ CM' 0<

(₁CM' 91

/₂CM' 01

/₁ CM' 910 CM' >.<

PE%O E%PECFICO ƔF4CM 'ᶟ

0<1

ESQUEMA Y ECUACIONES DE CÁLCULO



a) Altura al centro de gravedad hcg=h

2

b) Área A=b∗h

c) Fuerza de presión ejercida por el agua. F =γ ∗hcg∗ A

d) Momento de inercia al centro de gravedad Icg=b∗h

3

12

e) Ubicación de la fuerza de presión hcp=hcg+ Icg

hcg∗ A

f) Peso, para el equilibrio con la fuerza G= F ∗d

2

d0

Tabla de resumen de resultados

Resul"ados

F -' ;><g

#-#m'

< cm

##m' <.19>cm

I#-#m !'

=.<cm+

-f' 00<gf

d₂#m'

9<.19>cm

DISCUSIONES (elaborar por el estudiante)

9. CONCLUSIONES (elaborar por el estudiante)

• 3a fuerza de presión ejercida por el agua sobre la superficie fue de

;>< g, calculados mediante el teorema GGGGGGGGGGG..,

e*perimentalmente se obtuvo una fuerza de GGGG..

• -ediante el uso del teorema de GGGGGGG. se determinó la

ubicación de la fuerza de presión <.19>cm y e*perimentalmente se

determinó el valor de GGGGGGGG.



!.RECOMENDACIONES (elaborar por el estudiante)

• ara obtener datos precisos, se debe nivelar, calibrar y manipular el

e"uipo forma adecuada, esto ayudar$ disminuyendo el margen de

error.

•

Cuando se proceda a medir las alturas se recomienda "ue seobserve a nivel del agua, esto para !acer una medición m$s precisa.

. BIBLIOGRA"#A (actualizada ! a"os# desde el $!!%& 'ebe constar en el

*+B,) ( $%& '()& *&+2.ANEOS (detalle de cálculos # esquemas y fotograf-as)

hcg=h

2 hcg=10cm

2=5cm

A=b∗h A=7.5cm∗10cm=75cm2

g) Fuerza de presión ejercida por el agua.

F =γ ∗hcg∗ A F =1 gr

cm3∗5cm∗75cm

3=375 gf

h) Momento de inercia al centro de gravedad

Icg=b∗h

3

12 Icg=

5cm∗(10cm)3

12=6.5cm

4

i) Ubicación de la fuerza de presión

hcp=hcg+ Icg

hcg∗ A

hcp=5cm+ 6.5cm

4

5cm∗75 cm2 hcp=5cm+0.0173 cm=5.017cm

.) Peso, para el equilibrio con la fuerza

G= F ∗d

2

d0



G=375g f ∗15.017 cm

25cm

G=225 g f

d2=hcp+d

1

d2=5.017 cm+10cm

d2=15.017 cm

3."IRMA

Harla !azm"n Asanza

#studiante

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