LABORATORIO #2: ANALISIS DE FUERZAS HIDROSTATICAS EN SUPERFICIES PLANAS Y CURVAS

LABORATORIO #2: ANALISIS DE FUERZAS HIDROSTATICAS EN SUPERFICIES PLANAS Y CURVAS.

IVANA ARAUJO

JOSE ALEJANDRO RICON

FIDEL OVIEDO

LAURA PADILLA

ING. LIGIA ESTHER ALMANZA AGAMEZ

UNIVERSIDAD PONTIFICA BOLIVARIANA

SECCIONAL, MONTERIA

OBJETIVOS Y DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

Objetivo general

Analizar la fuerza hidrostática en superficies planas y curvas.

Objetivos específicos

• Ubicar la posición del centro de gravedad en superficies planas y curvas.

• Determinar la posición del centro de presión sobre superficies planas y curvas.

• Aplicar los principios de equilibrio.

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

• Agua
• Toroide
• Regla
• Pesas de 4,5N y 8N
• Balde con agua
• Nivel de burbuja
• Balanza

Inicialmente se niveló el brazo teniendo en cuenta el nivel de burbuja, y se agregó agua hasta llegar al nivel rectangular de la parte inferior del toroide.

Posteriormente se fueron ubicando pesas de menor a mayor (4,5N y 8N) para equilibrar de nuevo la balanza y el nivel de burbuja quedara en posición de equilibrio. Además, se tomaron las medidas del rectángulo para calcular la fuerza hidrostática sobre un área plana.

Por otro lado, se agrega más agua para calcular la fuerza hidrostática sobre un área curva y se tomaron las medidas del radio del toroide.

JUSTIFICACIÓN DE LA PRÁCTICA

El ingeniero debe calcular las fuerzas ejercidas por los fluidos y la localización de las mismas con el fin de poder diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen; por eso la importancia de analizar y calcular las fuerzas hidrostáticas sobre superficies se debe a que los contenedores donde se almacenan o transportan fluidos, pueden poseer geometría diversa, así principalmente se pueden encontrar paredes verticales u horizontales, siendo estas las más comunes, como también contenedores con paredes curvas.

Hay que tener en cuenta que cuanto mayor sea la superficie, mayor será la fuerza, criterio que es utilizado en hidráulica, por ejemplo para pistones hidráulicos.

Entonces se puede afirmar que las fuerzas hidrostáticas son de suma importancia para la estabilidad de superficies y en la mayoría de los casos son importantes para cálculos de diseño por lo que  es inviable obviarlas.

MARCO TEÓRICO

El principio fundamental en La Hidrostática trata de los líquidos en reposo.

Un líquido encerrado en un recipiente crea una presión en su seno y ejerce una fuerza sobre las paredes que lo contienen.

Por un lado, teniendo en cuenta superficies planas, la fuerza P ejercida por un líquido sobre la misma es igual al producto del peso específico del líquido por la profundidad Hc del centro de gravedad de la superficie y por el área de la misma

F = Fh = Pe*Hc*A

Por otro lado, para superficies curvas, la resultante de las fuerzas F debido a la presión se determina por sus dos componentes “Fv” y “Fh”. La componente horizontal es igual a la fuerza normal que el fluido ejerce sobre la proyección vertical de la superficie y su línea de acción pasa por el centro de presión de dicha proyección. La componente vertical es igual al peso del líquido situado sobre el área, real o imaginaria, y la línea de acción pasa por el centro.

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