Universidad Tecnológica de Panamá

Centro Regional de Chiriquí

Laboratorio #3

Superficie Plana con un ángulo mayor a 90 totalmente sumergida

Integrantes:

Francisco Jurado

4-751-1680

Félix Aguilar H.

4-754-61

René Saldaña

4-753-1168

Profesor: Cesar Gómez

Fecha: 5 de mayo de 2011

Objetivos Generales:

Determinarla posición del centro de presiones sobre la superficie plana,

completamente sumergida en un líquido en reposo.

Objetivo específico:

Calcular la fuerza sometida a una superficie plana con un ángulo mayo de

90 totalmente sumergida

Resumen:

En este laboratorio que trata de fuerzas plana con un ángulo de 90 totalmente

sumergido se realizó mediante la colocación de pesas que en nuestro caso iban

de 250 gramos hasta llegar una altura límite de 160 mm que en el cual no iba a

servir como medida de paro con respecto a la colocación de las pesas. También

hay que tener en cuenta que no se llegó hasta la altura requerida por el motivo de

que el recipiente no nos brindó las especificaciones adecuadas para la toma de

medidas que me hicieran cumplir con el limite requerido. Después de haber

realizado la toma de datos se procede a realizar los cálculos pertinentes como el

centro de presiones y la fuerza equivalente sobre la superficie plana inclinada.

Introducción:

En este laboratorio hemos tenido la oportunidad de conocer cómo actúan las

fuerzas por un líquido sobre una superficie plana inclinada con ángulo mayor a 90°

totalmente sumergida. Debemos tener claro que la fuerza ejercida por el líquido es

siempre perpendicular a la superficie plana. Es importante conocer algunos

conceptos como lo son centro de gravedad, centro de presiones, fuerza resultante

y las alturas medidas desde el nivel del agua, así como también las dimensiones

del equipo utilizado para minimizar el margen de error al calcular las fuerzas en el

centro de presión.

Marco Teórico:

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

cálculo integral.

Cuando un cuerpo sólido se sumerge en un fluido, éste ejercerá sobre el cuerpo

determinadas fuerzas. Se trata de determinar la resultante de las fuerzas actuantes

así como su lugar de actuación.

Sea una superficie plana sumergida en un fluido. Se representa su área por

unidad de ancho, formando un ángulo con la horizontal. Para su estudio se analiza

el esfuerzo sobre un área elemental, de forma que todas sus partículas están

situadas a la misma profundidad h por debajo de la superficie libre del líquido,

siendo la presión p uniforme sobre dichas partículas.

Procedimiento:

1. Liberar el depósito actuando convenientemente sobre los pies de sustentación

que son regulables, mientras se observa el “nivel de burbuja”.

2. Medir y tomar nota de las cotas designadas por a, L, d y b; esta última

correspondiente a la superficie plana situada al extremo del cuadrante.

3. Con en el deposito emplazado sobre el banco o grupo hidráulico, colocar el

brazo basculante sobre el apoyo. Colocar al extremo del brazo.

4. Cerrar la espita de desagüe del fondo del depósito. Desplazar el contrapeso

del brazo basculante hasta conseguir la superficie plana a estudiar sea

perpendicular a la base del depósito. Con este paso conseguimos comenzar

las medidas desde una posición total de equilibrio, así todos los cambios se

producirán por medio de una diferencia del volumen de agua o por una

diferencia en las masas que colocamos en el platillo. Este punto es de extrema

importancia para una toma de medidas.

5. Introducir agua en el depósito hasta que la superficie libre de esta resulta

tangente al borde más inferior del cuadrante. El ajuste fino de dicho nivel se

puede lograr sobrepasando ligeramente el lleno pretendido y, posteriormente,

desaguando lentamente a través de la espita. Para desaguar e posible que

tengas que inclinar levemente el depósito hacia el lado de la espita. Si tienes

que hacerlo asegúrate que el equipo permanece correctamente nivelado.

6. Colocar un peso calibrado sobre el platillo de la balanza y añadir lentamente

agua hasta que la superficie plana a estudiar tenga un ángulo mayor a 90 grados.

7. Repetir la operación anterior varias veces, aumentando en cada una de ella,

progresivamente, el peso en el platillo hasta que, el brazo basculante este con la

tercera marca del instrumento.

6. Imágenes del Procedimiento Realizado:

Ilustración 1

Ilustración 2

Ilustración 3

Ilustración 4

Datos obtenidos:

Pesos (g) e Alturas (mm)Centro de presiones

Lcp (mm)

Fuerza resultante

(N)

250 15.42 103 165.42 3.67

260 14.61 106 164.61 3.88

270 13.87 109 163.87 4.08

280 13.2 112 163.20 4.29

290 12.60 115 162.60 4.49

300 12.23 117 162.23 4.63

310 11.70 120 161.71 4.84

320 11.23 123 161.23 5.04

330 10.79 126 160.79 5.25

340 10.51 128 160.51 5.39

350 10.13 131 160.13 5.59

360 9.88 133 159.88 5.73

370 9.54 136 159.54 5.94

380 9.33 138 159.37 6.08

390 9.02 141 159.02 6.28

400 8.73 144 158.73 6.49

410 8.46 147 158.46 6.69

420 8.21 150 158.21 6.90

430 7.97 153 157.97 7.11

Conclusión

Nuestro laboratorio se basa en encontrar la fuerza resultante en un sistema

totalmente sumergido el cual no logramos completar hasta su altura máxima

debido a que el nivel del fluido sobrepasaba el límite máximo del recipiente que lo

contenía. Nuestro ángulo de trabajo se logró tomando medidas de cambio del

reposo que en el cual consiste en la diferencia entre las dos medidas superiores al

extremo donde se colocaban las pesas (como se muestra en la ilustración 4) y así

nuestros datos fueron tomando el sentido de forma de giro de la cara donde se

aplicaba la fuerza estudiada.

Bibliografía:

Streeter, Victor L.; Wylie, E. Benjamin; Bedford, Keith W. Mecánica de

Fluidos. Novena Edición. Editorial Mc Graw Hill.

Giles, Ranald V.; Evett, Jack B.; Liu, Cheng. Mecánica de los Fluidos e

Hidráulica. Tercera. Edición Mc Graw Hill.

http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/

manometro.html