Dimensiones Del Flotador

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ING. LONGA ALVAREZ, Jose

MECANICA DE FLUIDOS I


ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES CURSO

:

Fluido I DOCENTE : Ing. José, Longa ALUMNO

: Cuzco Minchan, Julio Cesar

CICLO

:

V

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Cajamarca, Julio del 2014 RESUMEN Este laboratorio fue elaborado para demostrar la estabilidad de un cuerpo flotante y familiarizar al estudiante con los conceptos de flotabilidad, metacentro y altura metacéntrica.

Usaremos un Pontón con base triangular para hacer las medidas angulares con respecto a la variación de posición de la masa. En este informe se presentaran los distintos desarrollos de cada experiencia, se mostraran las características técnicas de los equipos utilizados y se describirá en forma en forma detallada el método seguido en cada experiencia. Por otra parte también se incluye una amplia teoría para poder entender de qué manera se realizaron los distintos cálculos y de qué forma se manejaron los distintos conceptos como el Principio de Arquímedes, los tipos de presiones. Bueno, y por último se incluye la bibliografía empleada, de donde se extrajeron las distintas definiciones y formulas utilizadas.

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INTRODUCCIÓN

Para el punto de flotación de un cuerpo es decisiva la posición del denominado metacentro es decir, la altura metacéntrica. Conocer la altura metacéntrica es especialmente importante para poder evaluar la estabilidad de un barco en el mar. 

Empuje



Gravedad



Gravedad de empuje



Metacentro

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OBJETIVOS:

 Aplicar el principio de Arquímedes y la fuerza de empuje.  Determinar el centro de gravedad.  Determinar el centro de empuje.  Determinar el metacentro

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

 Cuerpo flotante 

Largo: 40.4cm



Ancho: 25.8 cm



Altura de lado: 10cm 4




El equipo consta básicamente de un pontón (1) y una cubeta que se utiliza de recipiente de flotación. El portón rectangular tiene un peso corredizo vertical (2) que permite ajustar la gravedad y un peso corredizo horizontal (3) que permite generar un momento escorante definido. Los pesos corredizos se pueden fijar con tornillos moleteados. La posición 84,5) de los pesos corredizos y del calado (6) del pontón se pueden leer en escalas. Además, disponible de un indicador de escora (7) con escala graduada.

MARCO TEÓRICO:

 Empuje: Un cuerpo flota en un líquido cuando el empuje de cuerpo sumergido es mayor que su peso. Solo se hundirá en el líquido hasta que el empuje fa sea igual a su propio peso Fg. El empuje equivale, pues, al peso del agua desalojada por el 5




cuerpo. La gravedad de la masa de agua desalojada es el centro de gravedad de empuje A. El centro de gravedad del cuerpo se llama centro de gravedad de masa S.

Estabilidad del punto de flotación: Si el cuerpo flota de forma estable. El empuje FA y el peso propio FG tienen la misma línea de influencia y son iguales de grandes, aunque opuestos entre sí. Para conseguir un punto de flotación estable no es imprescindible que el centro de gravedad de masa S se encuentre por debajo de centro de gravedad del empuje A. Para la estabilidad del punto de flotación es mucho más importante que exista un momento estabilizador reposicionarte en caso de inclinación o escora

de la situación del

centro de gravedad (figura 3.2). El peso propio FG y el empuje FA forman un par de fuerza con la distancia b y proporcionan una par adrizante. La estabilidad se puede medir según esta distancia o la distancia entre el centro de gravedad y el punto de intersección entre la línea de influencia del empuje y el eje de la gravedad. Este punto de intersección se denomina metacentro M. Mientras que la distancia entre el centro de gravedad y el metacentro se denomina altura metacéntrica Zm.

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Para conseguir flotación estable, se deben cumplir las condiciones siguientes:

 El cuerpo flota estable cuando la altura metacéntrica Zm es positiva, es decir, cuando el metacentro M se encuentra por encima de centro de gravedad S (figura 3.3 arriba). Zm > 0

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 El cuerpo flota inestable cuando la altura metacéntrica Zm es negativa, es decir. Cuando el metacentro M se encuentra por debajo del centro de gravedad S (figura 3.3, abajo). Zm < 0

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Determinación de la situación del metacentro.

La situación del metacentro no depende de la situación del centro de gravedad. Solo depende de la forma de la parte del cuerpo que se encuentra sumergida y del desplazamiento. Dos son los métodos que permiten determinar la situación experimentalmente. Con el primer método, se utiliza un peso adicional para desplazar lateralmente el centro de gravedad en un valor constante determinado Xs y así forzar una escora. Si se continúa desplazándolo el centro de gravedad verticalmente, la escora

se modifica. A

continuación se define un gradiente de estabilidad a partir de la función diferencial

.

Cuando la posición vertical del centro de gravedad se acerca al metacentro, el gradiente de estabilidad disminuye, cuando la situación del centro de gravedad el metacentro coincide, el gradiente de estabilidad es igual a cero y el sistema esta meta estable. Este problema es más fácil de solucionar gráficamente 8figura 3.4). La situación vertical del centro de gravedad se pasa al gradiente de estabilidad. Entre los puntos de medición se traza una curva que luego se prolonga hasta el eje vertical

El punto de

intersección con el eje vertical corresponde a la situación del metacentro.

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Con el segundo método de determinación del metacentro, se parte de la base de que el peso propio Fg y el empuje FA influyen en una línea cuando la situación de escora es estable. El punto de intersección entre esta línea de influencia y el eje central corresponde al metacentro M (figura 3.5). Con el ángulo de escora

y la prolongación lateral del centro

de gravedad Xs se obtiene la altura metacéntrica Zm:

 Se determinará las alturas metacéntricas para diferentes posiciones horizontales y posiciones verticales del peso ajustable en el jockey que determina en cada caso 10




un centro de gravedad, un centro de flotación y el metacentro. El procedimiento a seguir es el siguiente:

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CONCLUSIONES  Logramos determinar aplicando los conocimientos adquiridos en clase, y con el principio de Arquímedes, el peso específico de un elemento.  Logramos determinar de manera práctica, la estabilidad de un elemento cuando flota en un fluido.  Logramos determinar de manera práctica, la estabilidad de un elemento que contiene a un fluido mientras flota en otro.

1. RECOMENDACIONES

 En lo posible para prácticas posteriores, tratar de habilitar el laboratorio, para poder realizar los experimentos en el ambiente adecuado.  En lo posible implementar el laboratorio, con instrumentos que proporcionen a los estudiantes mayor precisión en la obtención de datos. 2. BIBLIOGRAFÍA  E.A. Brun, A. Martinot = Lagaede, J. Marthieu . MECÁNICA DE FLUIDOS / 1 . Editorial Labor S.A.  Oscar Miranda H. Dante Campos A. MECANICA DE FKUIDOS E HIDRAULICA  Enciclopedia virtual Wikipedia.  Apuntes de clase.  Separata del docente.

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