Trabajo De Fluido

FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS

Superficies Horizontales

Una superficie plana en una posición horizontal en un fluido en reposo está sujeta a unapresion constante. La magnitud de la fuerza que actúa sobre la superficie es:

F p = ∫ p dA = p ∫ dA = pA

Todas las fuerzas elementales pdA que actúan sobre A son paralelas y tienen el mismosentido. Por consiguiente, la suma escalar de todos estos elementos es la magnitud de lafuerza resultante.

figura 1

Su dirección es perpendicular a la superficie y hacia esta si p es positiva. Para encontrar lalínea de acción de la resultante, es decir, el punto en el área donde el momento de la fuerzadistribuida alrededor de cualquier eje a través del punto es 0, se seleccionan arbitrariamentelos ejes xy, tal como se muestra en la figura.1. Puesto que el momento de la resultante debeser igual al momento del sistema de fuerzas distribuidas alrededor de cualquier eje, por ejemplo el eje y

,pAx’ = ∫ A xp dA

Donde x’ es la distancia desde el eje y hasta la resultante. Como p es constante,

x’= 1/A ∫ A x dA = x g

en la cual x g es la distancia al centroide del área. Por consiguiente, para un área horizontalsujeta a una presión estática, la resultante pasa a través del centroide del área.

Superficies Planas Inclinadas

En la figura 2 se indica una superficie plana por la línea A’B’. Esta se encuentra inclinada un ángulo θ desde la horizontal. La intersección del plano del área y la superficie libre se tomacomo el eje x. el eje y se toma como el plano del área, con el origen O, tal como se muestra enla superficie libre. El área inclinada arbitraria esta en el plano xy . Lo que se busca es lamagnitud, dirección y línea de acción de la fuerza resultante debida al líquido que actúa sobreun lado del área.

Figura 2

La magnitud de la fuerza δ F que actúa sobre un electo con un área δA en forma de banda conespesor δy con sus bordes largos horizontales es:

δF = p δA = γh δA = γy sen θ δA

Debido a que todas estas fuerzas elementales son paralelas, la integral sobre el área es lamagnitud de la fuerza F , que actúa sobre un lado del área.

F = ∫ A pdA = γ sen θ ∫ ydA = γ sen θ y A = γhA = p G

Acon la relaciones tomadas de la figura ysen θ=h y p G =γh la presión en el centroide del área.En palabras, la magnitud de la fuerzas ejercida en uno de los lados del área plana sumergidaen un líquido es el producto del área por la presion en su centroide. En esta forma se debenotar que la presencia de una superficie libre no es necesaria. Para determinar la presión en elcentroide cualquier medio se puede utilizar. El sentido de la fuerza es empujar el área si p G la línea deacción de la resultante también es perpendicular a la superficie. Cualquier superficie puederotarse alrededor de cualquier eje que pase por su centroide sin cambiar la magnitud de suresultante, si el área total permanece sumergida en el líquido estático.

FUERZA HIDROSTÁTICA SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS

Presión en mecánica, es la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se expresa en Newton por metro cuadrado; un Newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio o 14,70 lbf/pulg2 (denominada psi).

[pic] (9)

Donde:

P: presión ejercida sobre la superficie, N/m2

F: fuerza perpendicular a la superficie, N

A: área de la superficie donde se aplica la fuerza, m2

La mayoría de los medidores de presión, o manómetros, miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local. Para pequeñas diferencias de presión se emplea un manómetro que consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera.

Fuerza Sobre Superficie Plana

Ejercicio #1

Centro de Presión sobre una Superficie Sumergida Plana

Conceptos básicos

Las cantidades físicas y patrones

Los elementos de contruccion de la física son las cantidades físicas en función de las cuales se expresan las leyes de la misma .Entre esas cantidades están : fuerza , presión , tiempo y muchísimas otras. Muchas de estos términos tales como fuerza y temperatura son parte de nuestro vocabulario cotidiano . Cuando esos termos de usan asi , sus significados pueden ser vagos o diferentes de sus significados científicos . Para los fines del laboratorio las cantidades fundamentales deben definirse de forma clara y presisamente , Un criterio que se acepta actualmente, es que la definición de una cantidad física queda establecida cuando se estipulan los procedimientos para medir esa cantidad.

Un patrón idea tienes dos características principales : es accesible y es invariable .A menudo los dos requisitos son incompatibles y debe aceptarse lo que mas convenga. Historicamente se dio en otras épocas mas importancia a la accesibilidad , pero conforme han mejorado las técnicas de medidas ha crecido la necesidad de mayor invariabilidad en los patrones .

Sistemas de referencia

La idea de movimiento contiene dos principios fundamentales . los de posición y tiempo . En el universo que nos rodea no hemos sido caoces de encontrar tal sistema de referencia absoluto . Cosideraciones similares pueden hacerse para la determinación del intervalo de tiempo entre dos sucesos , tales como tiempo que parada una particula en ir de un punto a otro . Sin embargo una vez escogido un sistema de referencia , la posición y el tiempo se pueden especificar cone relación a el .

Dinamica de las partículas

Al evaluar en movimiento en una dimensión y en un plano en especial el movimiento de las partículas . No nos preguntamos cual era la causa de esos movimientos

Fuerzas sobre superficies planas sumergidas en un fluido:

Es importante, para el diseño de presas, tanques y obras de descarga, como compuertas. Para superficies horizontales, la determinación de la presión, es sencilla porque la presión es constante. Para determinar la fuerza de presión sobre las superficies inclinadas o verticales han de aplicarse los conceptos de calculo integral.

Fuerzas sobre superficies curvas sumergidas en un fluido:

La

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