PRESIÓN SOBRE SUPERFICIES PLANAS PARCIALMENTE SUMERGIDAS

INDICE

PRESIÓN SOBRE SUPERFICIES PLANAS PARCIALMENTE SUMERGIDAS:

1.-Introducción 2´

2.-Generalidades ……………………………………………………… 3

3.- Instrumentos y materiales 6

3.1.-FME00 Banco Hidráulico..…………………………………. 6

3.2.- FME08 Presión sobre Superficies ………………………..... 6

3.1.- Pesos calibrados………....…………………………………. 7

4.- Procedimiento 8

5.-Anexos…………………………………………………………….. 9

4.1.- Objetivos ………………………………………………….. 9

4.2.- Cálculos …………………………………………………… 9

4.3.- Resultados ………………………………………………… 11

4.4.- Conclusiones ……………………………………………… 12

4.5.- Bibliografía ………………………………………………... 12

INTRODUCCIÓN:

En los últimos acontecimientos sucedidos en la realidad, nos hemos dado cuenta de que el estudio de m ecánica de fluidos es una parte primordial ya que nosotros estamos sujetos a ellos y nos podemos dar cuenta a través de la precisión en la medición de la presión sobre superficies ya que es de suma importancia en la ingeniería civil, especialmente en lo que tiene que ver en la rama de la hidráulica, ya que por regla general, siempre va a ver presencia de elementos estructurales sumergidos en cualquier obra hidráulica, es por eso que al ingeniero civil le interesa o importa saber cuál es la presión que está soportando tal elemento estructural, ya que a partir de ello se podrá calcular la fuerza que ejerce el liquido(casi siempre agua) sobre la estructura.

Es por ello que este informe explica el procedimiento que permite determinar la magnitud y la ubicación de la fuerza resultante que produce la presión hidrostática sobre una superficie plana parcialmente sumergida, utilizando para ello el equipo denominado FME00 y FME08 los cuales nos van a hacer de mucha utilidad para dicha práctica de laboratorio.

 GENERALIDADES:

Trataremos de orientar al lector a describir de una forma muy factible los principales conceptos básicos.

 Presión: es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.

 Posición del centro de presiones: es la distancia vertical medida desde la superficie libre del agua, hasta el punto donde se localiza la resultante del empuje.

 Centro de presiones:

Deducción de la formula

En el prisma de presiones:

dF1 = pdA , donde p= .h dA= b.dy

dF1 = .h.b.dy

F1 = .b.ydy

F1 = .b.y2/h

2

FR = .b.h2

2

 Inmersión Parcial – Fórmula:

Tomando momentos respecto del eje en que se apoya el brazo basculante, obtenemos la siguiente relación:

F.L = ½ γbh2 (a + d – h/3)

Donde γ es el peso específico del agua es igual a 1000 Kg. /cm3

b = espesor de la cara inferior del cuadrante (c.i.).

d = altura de la c.i.

a = altura medida desde la parte superior de la c.i. hasta el brazo de la balanza.

L = longitud medida desde el eje basculante hasta el extremo del brazo de la balanza.

h = altura promedio medida con respecto al menisco de agua.

FH = fuerza hidrostática.

 = peso específico del agua (1 Tn. / m3).

 Fórmula utilizada en los cálculos:

Donde:

FxL = Fuerza Hidrostática

 = 1 ton/m3

a = 85 mm

b = 72 mm

d = 103 mm

L= 285 mm

h = Esta altura es el promedio entre las lecturas de h’ (conforme se agregan los pesos) y h” (conforme se quitan los pesos)

 Demostración de la Fórmula:

 Análisis

F =  x A

 La presión ejercida sobre la placa es:

 Aplicando la segunda condición de equilibrio en O:

 EQUIPOS Y MATERIALES:

Para poder realizar el siguiente ensayo, tenemos que prescindir de equipos y materiales necesarios para dicha práctica, los instrumentos que utilizaremos en el laboratorio son los siguientes:

 FME00 Banco Hidráulico: Permite ejercitar al estudiante en la realización de medidas prácticas de caudales, alimenta de agua a todos los demás.

Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoría hidráulica y las propiedades de la mecánica de fluidos.

Compuesto por un banco hidráulico móvil que se utiliza para acomodar una amplia variedad de módulos que permiten al estudiante experimentar los problemas que plantea la mecánica de fluidos.

 FME08 Presión sobre Superficies:

Este equipo está diseñado para analizar la presión hidrostática ejercida por un fluido sobre una superficie sumergida y permite comparación de datos experimentales con magnitudes teóricas. Consta de un cuadrante montado por un brazo de equilibrio en pivotes con bordes de cuchilla. Los bordes de la cuchilla coinciden con el centro del arco del cuadrante. Así, las fuerzas hidrostáticas que actúan en la cara del extremo rectangular del cuadrante, cuando está sumergido, da lugar a un momento

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