FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA, FÍSICA Y MECÁNICA (D.A.E.F.M.) ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA (E.A.P.I.M.)
TEMA: TEMA: FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS
DOCENTE: DOCENTE: PEREZ CAMPOMANES GIOVENE
ASIGNATURA: ASIGNATURA: MECÁNICA DE FLUIDOS
CICLO: CICLO: V
SEMESTRE: 2017-I SEMESTRE: 2017-I
ESTUDIANTE: ESTUDIANTE: CARLOS SANTOS JULIO ADRIANCINE
NUEVO CHIMBOTE-PERÚ
2016
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
INTRODUCCIÓN
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FUERZA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS 2
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
I.
II.
MECÁNICA DE FUIDOS
OBJETIVOS:
Determinar la fuerza que se ejerce sobre las superficies que están en contacto con un fluido.
D"$"%.(&% & 5+#(*(= )" C"$%+ )" P%"#(+"# #+/%" !& #!5"%*(" 5&& 5&%*(&."$" #!."%()& " ! 39!()+ " %"5+#+>
Determinar la posición del Centro de Presiones sobre una superficie plana, completamente sumergida en un líquido en reposo.
FUNDAMENTO TEORICO:
L& !"%8& 9!" ""%*" ! ?!()+ #+/%" !& #!5"%*(" #=()& 9!" "#$; " *+$&*$+ *+ "# (!& & 5%+)!*$+ )" & 5%"#(= ""%*()& #+/%" "& 5+% #! ;%"&> E#$& !"%8& 9!" &*$& " *&)& ;%"& ""."$& #" 5!")" %"5%"#"$&% 5+% !& (*& !"%8& %"#!$&$" 9!" &*$& " ! 5!$+ )" & #!5"%*(" &.&)+ *"$%+ )" 5%"#(=>
Empuje h!"#$%&%'# p"'p# !e A"*u+me!e$ ENDOR CHEREUE MORAN @17 ."*(+& " #! (/%+ 9!" )" &*!"%)+ & 5%(*(5(+ )" A%9!3.")"# ! *!"%5+ #!."%()+ $+$& + 5&%*(& ."$" " ! ?!()+ " %"5+#+ #!%" ! ".5!" '"%,*& E )" &/&+ 4&*(& &%%(/& )" .&($!) (!& & 5"#+ )" 39!()+ )"#&+&)+ < &5(*&)+ " " *"$%+ )" %&'")&) )" '+!." )" 39!()+ )"#&+&)+>
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UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
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VARIACION DE PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD EN UN IQUIDO P&%& "*+$%&% & '&%(&*(= )" 5%"#(= *+ & 5%+!)()&) *+#()"%".+# " "#$!)(+ !& 5+%*(= )" ?!()+ *+.+ #" .!"#$%& " & !%& *+#(#$"$" " ! 5%(#.& )" ;%"& A< &$!%& )< & !& &$!%& < ! ('" )" %""*(& &%/($%&%(+>
K
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
Inmersin P!r"i!#. T+.&)+ .+."$+# %"#5"*$+ )" "" @!%& 1 " 9!" #" &5+<& " /%&8+ /*!&$" #" +/,"" & #(!("$" %"&*(=:
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UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
F((!%& 2: I."%#(= T+$&
CUERPOS FLOTANTES & FUERZA ASCENSIONAL L& ?+$&/(()&) "# & *&%&*$"%3#,*& 5+% & *!& ! ?!()+ ,")" & ""%*"% !& !"%8& )" &5+<+ #+/%" ! *!"%5+ *++*&)+ " " .(#.+> L& "#$&/(()&) "$+*"# #" %""%" & & *&5&*()&) )" ! *!"%5+ )" %"%"#&% & #! 5+#(*(= +%((& )"#5!# )" 4&/"% #()+ (*(&)+ *+ %"#5"*$+ & ! "" 4+%(8+$&>
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UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
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FUERZA EJERCIDA POR UN LÍQUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA. La fuerza
F ejercida
por un líquido sobre una superficie plana
producto del peso específico
g del
igual al
líquido por la profundidad hG del centro de
gravedad de la superficie por el área de la misma. !sto es" F
A es
=
g hG
.
Siendo las unidades típicas: N ; Kg-f ; ton.
7
.A
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
#i el líquido es agua$ entonces"
MECÁNICA DE FUIDOS
g
=
gr f cm 3
1
-
=
1
ton m3
=
1000
kg f m3 -
=
9810
N m3
#e observa que el producto del peso específico g por la profundidad del centro de gravedad de la superficie es igual a la presión en el centro de la gravedad del área.
INMERSIÓN PARCIAL: #i se toman momentos con respecto al punto de apoo del eje basculante, se puede llegar a la siguiente conclusión"
%.L& %uerza 'idrostática. a& ()) mm b & *) mm d & ()) mm L & +- mm ' & !sta altura es el promedio entre las lecturas de ' /conforme se agrega los pesos0 '1 /conforme se quita los pesos0.
2 es el peso específico del agua /())) 3g4m50
Demostración:
Se sabe que:
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
!ntonces, si se toma un área diferencial, cua altura sería 6d'1, la base estaría dada por 6b1, entonces tenemos que"
!ntonces, reemplazando en la ecuación /+0, tenemos que"
7 finalmente, reemplazando la ecuación /i0 en /iii0, obtenemos que"
8'ora, despu9s de obtenida la fuerza resultante, se toman momentos con respecto al punto de apoo del eje basculante. De la e:presión P & 2.', se observa que la presión varia linealmente con la altura, entonces se tiene una distribución de fuerzas semejante a un triángulo. !ntonces, se sabe que en una distribución triangular, el punto de aplicación de la resultante estará ubicado a (45 de la altura.
Entonces, se tendrá que el brázo de páláncá de está fuerzá vendrá dádo por:
Por lo tánto, el momento con respecto ál punto de ápoyo, seríá:
Y ádemás, el momento debido á lá fuerzá de lá cárgá puestá en lá bálánzá, seríá iguál á F.! obteniendo entonces que:
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
"on lo que quedá demostrádá lá fo rmulá.
III>
EQUIPOS & MATERIALES:
EQUIPOS E9!(5+ 5&%& .")(% !"%8 )" &!& @.+)"+ FME0 E .=)!+ *+#(#$" " ! *!&)%&$" .+$&)+ #+/%" " /%&8+ )" !& /&&8& 9!" /*!& &%")")+% )" ! ""> C!&)+ " *!&)%&$" "#$; (."%#+ " " )"5=#($+ )" &!& & !"%8& 9!" &*$& #+/%" & #!5"%*(" %+$& 5&& < %"*$&!&% ""%*"%; ! .+."$+ *+ %"#5"*$+ & "" )" &5+<+> E /%&8+ /*!&$" (*+%5+%& ! 5&,+ < ! *+$%&5"#+ &!#$&/"> D"5=#($+ *+ 5&$ %"!&/"# 9!" )"$"%.(& #! *+%%"*$& ('"&*(=> D(#5+" )" !& ';'!& )" )"#&"> E ('" &*&8&)+ 5+% " &!& " " )"5=#($+ #" ()(*& " !& "#*&& %&)!&)&>
MATERIALES P"# *&(/%&) 9!" #" *++*&%& " " 5&,+ )" /&&8& )" "9!(5+>
10
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
F!()+: E ?!()+ 9!" #" !,(8+ !" &!&>
R"*(5("$": S" !#= 5&%& %"&(8&% " '&*(&)+ )" &!& 4$& "9!((/%&% " /%&8+ 4+%(8+$&>
11
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
IV>
MECÁNICA DE FUIDOS
V+# )" &
PROCEDIMIENTO: A*+5&% " *!&)%&$" & /%&8+ /*!&$" "*&';)++ .")(&$" +# )+# 5"9!"+# $"$+"# < "!%;)++ )"#5!# .")(&$" " $+%(+ )" #!"*(=> M")(% < $+.&% +$& )" *+$ )"#(&) 5+% & L ) < / "#$ ,. *+%%"#5+)("$"# & & #!5"%*(" 5&& #($!&)& & "$%".+ )" *!&)%&$"> C+ " )"5=#($+ ".5&8&)+ #+/%" " /&*+ 4()%;!(*+ *++*&% " /%&8+ /*!&$" #+/%" " &5+<+ @5"% &&)+ < *+&% " 5&,+ & "$%".+ )" /%&8+> C+"*$&% *+ & "#5($& )" )"#&" )" )"5=#($+ ! $%&.+ )" $!/"%3& ?"(/" < "'&% #! +$%+ "$%".+ & #!.()"%+> E$")"% (.(#.+ & &(."$&*(= )" &!& )"#)" & /+9!(& (.5!#+%& )" /&*+ 4()%;!(*+ 4$& & "#*+$&)!%& $%(&!&% "(#$"$" " & 5&%$" #!5"%(+% )" )"5=#($+> 12
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
V>
MECÁNICA DE FUIDOS
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RECOLECCION DE DATOS:
1
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
T!'#! (): P!r! s*+er,"ies semis*mer-i!s : H promedio Masa grms
Hmm Ac
H mm Dc -
20
29
30
40
39
42
60
51
52
80
59
61
100
67
67
120
74
75
140
81
81
160
87
87
180
93
93
mm
29.5
40.5
51.5 60 67
74.5 81 87 93
T!'#! (/: P!r! "!r-!r e +#!n$s +!r!#e#!s: Masa grms Hmm Ac 200 99 220 105 240 111 260 117 280 122 300 128 320 133 340 139 360 145 380 151 400 157
$ne: A": ##en!$ e# e+si%$. 1K
H mm Dc
H promedio
-
mm
100 105 111 117 123 127 133 138 143 150 157
99.5 105 111 117 122.5 127.5 133 138.5 144 150.5 157
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
D": V!"i!$ e# e+si%$.
VI>
CUESTIONARIO: ). C0#"*#$s Teri"$s 1 E2+erimen%!#es
& 100.. / 70.. ) 100.. L 2..
T&/& N W : P&%& (."%#(= 5&%*(& + *!"%5+ #".(#!."%()+
M&@ %>
H5%+. @..
H5%+. @.
20
29.5
0>00
40
40.5
0>01
60
55
0>01
80
60
0>02
100
67
0>022
120
745
0>02K
140
81
0>027
160
87
0>02
180
93
0>01
F$
F$ H5%+. 2
F5 H5%+. 2
T&/& NW K: P&%& (."%#(= $+$& + *!"%5+ #!."%()+ M& @ %> H5%+. .. 200 99.5 220 105 2K0 111
H+@.
F$"+%(*+
1
F$H+
1H+
F5H+
UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
260 20 00 20 K0 60 0 K00
MECÁNICA DE FUIDOS
117 122.5 127.5 133 138.5 144 150.5 157
)+)": H+ H5%+. Q )2 F5 M& X %&'")&)
/. Re!#i3!r *n -r!,"! "*!n$ 4 )(( mm 5678 Inmersi$n P!r"i!#. 9!##!n$ #! +enien%e 1 #! e"*!"in "!r!"%ers;"! e /< 1 =< -r!$
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UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
MECÁNICA DE FUIDOS
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UNIVERSIDAD NACIONALDE DEL SANTA
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VII>
CONCLUSIONES:
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RREFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: Libros
-
Mecánica de fuidos; Hugo medina Guzman
-
Claudio Mataix. Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas
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George Rusell. Hidráulica
-
Mecánica de fuidos; P. Fernández Diez Mecanica de Fluidos ! "#$D%R CH#R#&'# M%R($ Mecánica de Fuidos! r)ing H. *+ames
Internet
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MECÁNICA DE FUIDOS
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ANEXO 21
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Fotos tomadas al momento de realizar la practica en el laborartorio.
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