Edardo 2.docx
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- Words: 1,863
- Pages: 15
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
LABORATORIO MECÁNICA DE FLUIDOS FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS
INTEGRANTES:
ELJADUE MANCERA EDUARDO ANDRÉS TAMARIS GUTIÉRREZ JAIRO DAVID CORREA DIAZTAGLE JUAN JOSÉ (G5) PEDRAZA VÉLEZ OSWALDO JOSÉ QUANDT GUILLOT RAFAEL AQUILES
PRESENTADO A: ING. MARIO RUEDAS
GRUPO: 5
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL SANTA MARTA, MAGDALENA SEPTIEMBRE 2018
1|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Tabla de contenido 1.
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 3
2.
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 4 2.1. GENERAL .............................................................................................................................. 4 2.2. ESPECÍFICOS ...................................................................................................................... 4
3.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA............................................................................................ 5
4.
EQUIPOS Y MATERIALES. ............................................................................................... 6
5.
NOTACIÒN ........................................................................................................................... 7
6.
PROCEDIMIENTO ............................................................................................................... 8
7.
ECUACIONES MANOMÉTRICAS. ................................................................................... 9
8.
JUSTIFICACIÓN DE CÁLCULOS. ................................................................................. 10
9.
ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................. 12
10.
CONCLUSIÓN .................................................................................................................... 14
11.
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 15
2|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
1. INTRODUCCIÓN En nuestra formación como ingenieros, y en la vida cotidiana, intervienen diferentes disciplinas fundamentales, tal es el caso de la Mecánica de Fluidos, que es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento (Hidrodinámica). En ese sentido, los fluidos experimentan una serie de eventos, como por ejemplo la acción de una fuerza que actúa en los cuerpos sumergidos, llamada presión hidrostática.
El siguiente ensayo de laboratorio describe el proceso para hallar experimentalmente la fuerza hidrostática ejercida sobre una superficie totalmente sumergida y luego compararla con la hallada teóricamente, en consecuencia, determinar el comportamiento que tiene un fluido en su distribución de presiones sobre una superficie plana totalmente sumergida.
Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de este laboratorio nos servirán en el futuro, en nuestra vida profesional, como por ejemplo en obras hidráulicas de gran índole como pueden ser la construcción de acueductos, tanques, canales, centrales hidroeléctricas, etc.
3|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
2. OBJETIVOS 2.1. GENERAL
Determinar la posición del centro de presiones de una superficie plana parcialmente sumergida que se encuentra en contacto con él, así tal cual determinar la fuerza hidrostática en el experimento.
2.2. ESPECÍFICOS
Determinar experimentalmente la fuerza que el agua ejerce sobre una superficie rectangular sumergida a diferentes profundidades. Comparar los valores experimentales con los valores teóricos de las fuerzas. Determinar experimentalmente el punto de aplicación o centro de presión de la fuerza resultante.
4|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La acción de la presión hidrostática ejercida por el agua sobre una superficie da como resultado la existencia de fuerzas distribuidas sobre cualquier área finita que se encuentre en contacto con el fluido. Para el análisis estático de tales superficies, donde se necesitan considerar las reacciones externas a las fuerzas de presión, conviene reemplazar éstas por una fuerza simple resultante, además es importante determinar la línea de acción de dicha fuerza junto con su centro de presión o punto de aplicación. La presión ejercida por un líquido sobre el centro de gravedad de una superficie sumergida coincide con la presión media ejercida por el líquido sobre dicha superficie. Por lo tanto, para hallar la fuerza resultante basta con multiplicar el área de la superficie, por el peso específico del líquido y por la carga hidrostática sobre el centro de gravedad de la superficie (ℎ𝑐𝑔 ). O sea, 𝐹 = 𝐴𝜔ℎ𝑐𝑔
(1)
Centro de presión. El punto de la superficie en donde actúa la fuerza resultante ejercida por el agua, se llama centro de presión. El centro de presión, a diferencia del centro de gravedad, no está en un punto fijo de la superficie, sino que se desplaza hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la profundidad a la cual se encuentre sumergida la superficie. Para superficie verticales o inclinadas el centro de presión siempre se encuentra por debajo del centro de gravedad, pues una fuerza resultante de un sistema de fuerzas paralelas de igual dirección se acerca más hacia aquellas componentes de mayor valor, las que lógicamente se encuentran el fondo de la superficie. La posición vertical del centro de presión viene dada por la siguiente expresión: ℎ𝑐𝑝 =
𝐼𝑐𝑔 + ℎ𝑐𝑔 𝐴ℎ𝑐𝑔
(2)
En donde, ℎ𝑐𝑝 = Distancia vertical del centro de presión a la superficie libre. 𝐼𝑐𝑔 = Momento de inercia del área con relación a un eje paralelo a la base y que pasa por su centro de gravedad. ℎ𝑐𝑔 =Carga hidrostática sobre el centro de gravedad.
5|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
4. EQUIPOS Y MATERIALES.
Compresor. Bomba de pie. Recipiente rectangular transparente. Aditamento giratorio conformado por una cruceta, un volumen circular de sección rectangular, un platillo y una masa de equilibrio. Probeta de 1000 ml. Limnímetro.
El módulo consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor a un eje. Cuando el cuadrante está inmerso en el depósito de agua, la fuerza que actúa sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercerá un momento con respecto al eje de apoyo. El brazo basculante incorpora un platillo y un contrapeso ajustable, deposito con patas regulables que determina su correcta nivelación, dispone de una válvula de desagüe. El nivel alcanzado por el agua en el deposito se indica en una escala graduada.
6|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Con este equipo se determinó el cálculo de la presión del agua sobre una superficie plana.
La capacidad del tanque: Distancia entre las masas suspendidas y el punto de apoyo: La profundidad total del cuadrante sumergido: La altura del punto de apoyo en el cuadrante: Un juego de solidos irregulares de diferentes pesos
5. NOTACIÒN Llamaremos: H W 𝑭𝒑 𝑭𝒕 𝒚𝒄𝒑 K Y 𝒉𝒄𝒈 𝒉𝒄𝒑
Altura del nivel de agua sobre la base superior de la superficie sumergida. Fuerza de equilibrio (W pesas) Valor práctico de la fuerza Valor teórico de la fuerza Brazo de la fuerza hidrostática Brazo de la fuerza de equilibrio Distancia del eje de giro a la base superior de la superficie Carga hidrostática sobre el centro de gravedad Carga hidrostática sobre el centro de presión
7|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
6. PROCEDIMIENTO
Determine la geometría de la superficie sumergida y mida sus dimensiones Determine los valores de k y y (valores constantes). Con el deposito vacío, equilibre la cruceta colocando la masa M a la distancia adecuada X del eje de equilibrio O. Presurice suavemente el compresor hasta que el nivel del agua coincida justamente con la base superior de la superficie sumergida (h = 0). Equilibre la cruceta colocando pesas (W) en el platillo. Anote el valor W de las pesas Suba cada vez 1 cm el nivel del agua, equilibre la cruceta y pese W. Repita la operación anterior hasta tomar 9 lecturas. Abriendo lentamente la válvula de purga del compresor baje el nivel del agua cada vez 1 cm hasta que h llegue al valor 0. Para cada caso equilibre la cruceta y tome los valores de W.1
𝒉 (𝒄𝒎) 0
1
𝑾 (g) 10
𝒚𝒄𝒑
𝑭𝒑 (Kg)
𝑭𝒕 (Kg)
RUEDAS, Mario. Fuerzas en superficies planas sumergidas. p. 1-4. 8|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
7. ECUACIONES MANOMÉTRICAS.
Tomando torque en el eje de giro tenemos: Valor experimental de F. 𝑊 𝐾 = 𝐹𝑝 𝑦𝑐𝑝 𝑊𝐾
𝐹𝑝 = 𝑦
𝑐𝑝
(3)
Valor teórico de la F. 𝐹𝑡 = 𝐴𝜔ℎ𝑐𝑔
(4)
Brazo de la fuerza hidrostática. 𝑦𝑐𝑝 = (𝑦 − ℎ) + ℎ𝑐𝑝
(5)
9|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
8. JUSTIFICACIÓN DE CÁLCULOS. Medida inicial: 𝐼𝑐𝑔 𝑀𝑅 3 = 12
=
0.075∗0.113 12
=
8,3188E-06 𝑚4
𝐴 =𝑀𝑥𝑅 = 0.075*0.11 𝑨 = 0,00825 𝒎𝟐
ℎ𝑐𝑝 =
8,3188E − 06 𝑚4 0,00825 𝑚2 ∗ 0,055 m
+ 0,055 m
𝒉𝒄𝒑 = 0,073 m
𝑦𝑐𝑝 = (𝑦 − ℎ) + ℎ𝑐𝑝 𝑦𝑐𝑝 = (0.125 𝑚 − 0 m) + 0,073333333 m 𝒚𝒄𝒑 = 0,198 m
𝐹𝑝 =
0,246∗9,81∗0,35 0,198
𝑭𝒑 = 𝟒, 𝟐𝟓𝟗 𝑵
𝐹𝑡 = 0,00825 𝑚2 ∗ 9810
𝑁 ∗ 0,055 m 𝑚3
𝑭𝒕 = 𝟒, 𝟒𝟓𝟏 𝐍
10 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Se calculan los mismos datos hasta llegar a h= 0.07 m. A continuación, se presentan los resultados.
Valores fijos:
Ancho del muro-M Alto del muro-R Área del muro o pared Icg Peso específico del agua
0,075 0,11 0,00825 8,31875E-06 9810
Brazo del platillo-K G Y
0,35 9,81 0,125
Medidas Inicial más 1 cm más 2 cm más 3 cm más 4 cm más 5 cm más 6 cm más 7 cm
h (m) 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
W (kg) 0,246 0,297 0,344 0,378 0,426 0,478 0,517 0,555
hcg (m) 0,055 0,065 0,075 0,085 0,095 0,105 0,115 0,125
m m 𝑚2 𝑚4
𝑁⁄ 𝑚3
m 𝑚⁄ 𝑠2
m
hcp (m) 0,073 0,081 0,088 0,097 0,106 0,115 0,124 0,133
ycp (m) 0,198 0,196 0,193 0,192 0,191 0,190 0,189 0,188
Fp (N) 4,259 5,216 6,106 6,765 7,673 8,656 9,404 10,133
Ft (N) 4,451 5,261 6,070 6,879 7,689 8,498 9,307 10,117
11 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
9. ANÁLISIS DE RESULTADOS A continuación, presentamos una tabla de error relativo donde se compara la fuerza hallada en la práctica con la determinada teóricamente. Valores experimentales
Valores teóricos
error
Fp (N) 4,259 5,216 6,106 6,765 7,673 8,656 9,404 10,133
Ft (N) 4,451 5,261 6,070 6,879 7,689 8,498 9,307 10,117
Er (%) 4,33% 0,85% 0,59% 1,67% 0,20% 1,86% 1,04% 0,16%
Los resultados de análisis de cálculos teórico empelado en esta práctica, arrojaron datos muy cercanos a los obtenidos en el experimento, lo que nos indica un buen nivel de exactitud del ensayo de laboratorio.
Fp vs Ycp 12.000 10.000
8.656
Fp (N)
10.133
7.673
8.000 6.106 6.000
9.404
6.765
5.216 4.259
4.000 y = 0.8407x + 3.4933 2.000 0.000 0.198
0.196
0.193
0.192
0.191
0.190
0.189
0.188
Ycp (m)
12 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Ft vs. hcg 12.000 10.117 9.307
10.000
8.498 7.689
Ft (N)
8.000
6.879 6.070
6.000
5.261 4.451
4.000 y = 0.8093x + 3.642
2.000 0.000 0.055
0.065
0.075
0.085
0.095
0.105
0.115
0.125
hcg (m)
De estos datos podemos concluir que la teoría presentada en las clases esta en lo correcto, donde se dice que la presión aplicada a una superficie plana aumenta a medida que sumerge a una mayor profundidad, según Robert L. Mott (2006) la presión varía en forma lineal con la profundidad del fluido como se representa en los anteriores cálculos, donde se puede apreciar que a medida que se aumenta la altura del fluido, de esta misma manera se aumentan las fuerzas ejercidas sobre nuestra superficie rectangular.
13 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
10. CONCLUSIÓN
14 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
11. BIBLIOGRAFIA 1. RUEDAS, Mario. Fuerzas en superficies planas sumergidas. p. 1-4. 2. MOTT, Robert. Mecanica de fluidos. Mexico. 2006. 6ta. Ed. 3.
15 | P á g i n a
LABORATORIO MECÁNICA DE FLUIDOS FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS
INTEGRANTES:
ELJADUE MANCERA EDUARDO ANDRÉS TAMARIS GUTIÉRREZ JAIRO DAVID CORREA DIAZTAGLE JUAN JOSÉ (G5) PEDRAZA VÉLEZ OSWALDO JOSÉ QUANDT GUILLOT RAFAEL AQUILES
PRESENTADO A: ING. MARIO RUEDAS
GRUPO: 5
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL SANTA MARTA, MAGDALENA SEPTIEMBRE 2018
1|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Tabla de contenido 1.
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 3
2.
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 4 2.1. GENERAL .............................................................................................................................. 4 2.2. ESPECÍFICOS ...................................................................................................................... 4
3.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA............................................................................................ 5
4.
EQUIPOS Y MATERIALES. ............................................................................................... 6
5.
NOTACIÒN ........................................................................................................................... 7
6.
PROCEDIMIENTO ............................................................................................................... 8
7.
ECUACIONES MANOMÉTRICAS. ................................................................................... 9
8.
JUSTIFICACIÓN DE CÁLCULOS. ................................................................................. 10
9.
ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................. 12
10.
CONCLUSIÓN .................................................................................................................... 14
11.
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 15
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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
1. INTRODUCCIÓN En nuestra formación como ingenieros, y en la vida cotidiana, intervienen diferentes disciplinas fundamentales, tal es el caso de la Mecánica de Fluidos, que es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento (Hidrodinámica). En ese sentido, los fluidos experimentan una serie de eventos, como por ejemplo la acción de una fuerza que actúa en los cuerpos sumergidos, llamada presión hidrostática.
El siguiente ensayo de laboratorio describe el proceso para hallar experimentalmente la fuerza hidrostática ejercida sobre una superficie totalmente sumergida y luego compararla con la hallada teóricamente, en consecuencia, determinar el comportamiento que tiene un fluido en su distribución de presiones sobre una superficie plana totalmente sumergida.
Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de este laboratorio nos servirán en el futuro, en nuestra vida profesional, como por ejemplo en obras hidráulicas de gran índole como pueden ser la construcción de acueductos, tanques, canales, centrales hidroeléctricas, etc.
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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
2. OBJETIVOS 2.1. GENERAL
Determinar la posición del centro de presiones de una superficie plana parcialmente sumergida que se encuentra en contacto con él, así tal cual determinar la fuerza hidrostática en el experimento.
2.2. ESPECÍFICOS
Determinar experimentalmente la fuerza que el agua ejerce sobre una superficie rectangular sumergida a diferentes profundidades. Comparar los valores experimentales con los valores teóricos de las fuerzas. Determinar experimentalmente el punto de aplicación o centro de presión de la fuerza resultante.
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3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La acción de la presión hidrostática ejercida por el agua sobre una superficie da como resultado la existencia de fuerzas distribuidas sobre cualquier área finita que se encuentre en contacto con el fluido. Para el análisis estático de tales superficies, donde se necesitan considerar las reacciones externas a las fuerzas de presión, conviene reemplazar éstas por una fuerza simple resultante, además es importante determinar la línea de acción de dicha fuerza junto con su centro de presión o punto de aplicación. La presión ejercida por un líquido sobre el centro de gravedad de una superficie sumergida coincide con la presión media ejercida por el líquido sobre dicha superficie. Por lo tanto, para hallar la fuerza resultante basta con multiplicar el área de la superficie, por el peso específico del líquido y por la carga hidrostática sobre el centro de gravedad de la superficie (ℎ𝑐𝑔 ). O sea, 𝐹 = 𝐴𝜔ℎ𝑐𝑔
(1)
Centro de presión. El punto de la superficie en donde actúa la fuerza resultante ejercida por el agua, se llama centro de presión. El centro de presión, a diferencia del centro de gravedad, no está en un punto fijo de la superficie, sino que se desplaza hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la profundidad a la cual se encuentre sumergida la superficie. Para superficie verticales o inclinadas el centro de presión siempre se encuentra por debajo del centro de gravedad, pues una fuerza resultante de un sistema de fuerzas paralelas de igual dirección se acerca más hacia aquellas componentes de mayor valor, las que lógicamente se encuentran el fondo de la superficie. La posición vertical del centro de presión viene dada por la siguiente expresión: ℎ𝑐𝑝 =
𝐼𝑐𝑔 + ℎ𝑐𝑔 𝐴ℎ𝑐𝑔
(2)
En donde, ℎ𝑐𝑝 = Distancia vertical del centro de presión a la superficie libre. 𝐼𝑐𝑔 = Momento de inercia del área con relación a un eje paralelo a la base y que pasa por su centro de gravedad. ℎ𝑐𝑔 =Carga hidrostática sobre el centro de gravedad.
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4. EQUIPOS Y MATERIALES.
Compresor. Bomba de pie. Recipiente rectangular transparente. Aditamento giratorio conformado por una cruceta, un volumen circular de sección rectangular, un platillo y una masa de equilibrio. Probeta de 1000 ml. Limnímetro.
El módulo consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor a un eje. Cuando el cuadrante está inmerso en el depósito de agua, la fuerza que actúa sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercerá un momento con respecto al eje de apoyo. El brazo basculante incorpora un platillo y un contrapeso ajustable, deposito con patas regulables que determina su correcta nivelación, dispone de una válvula de desagüe. El nivel alcanzado por el agua en el deposito se indica en una escala graduada.
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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Con este equipo se determinó el cálculo de la presión del agua sobre una superficie plana.
La capacidad del tanque: Distancia entre las masas suspendidas y el punto de apoyo: La profundidad total del cuadrante sumergido: La altura del punto de apoyo en el cuadrante: Un juego de solidos irregulares de diferentes pesos
5. NOTACIÒN Llamaremos: H W 𝑭𝒑 𝑭𝒕 𝒚𝒄𝒑 K Y 𝒉𝒄𝒈 𝒉𝒄𝒑
Altura del nivel de agua sobre la base superior de la superficie sumergida. Fuerza de equilibrio (W pesas) Valor práctico de la fuerza Valor teórico de la fuerza Brazo de la fuerza hidrostática Brazo de la fuerza de equilibrio Distancia del eje de giro a la base superior de la superficie Carga hidrostática sobre el centro de gravedad Carga hidrostática sobre el centro de presión
7|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
6. PROCEDIMIENTO
Determine la geometría de la superficie sumergida y mida sus dimensiones Determine los valores de k y y (valores constantes). Con el deposito vacío, equilibre la cruceta colocando la masa M a la distancia adecuada X del eje de equilibrio O. Presurice suavemente el compresor hasta que el nivel del agua coincida justamente con la base superior de la superficie sumergida (h = 0). Equilibre la cruceta colocando pesas (W) en el platillo. Anote el valor W de las pesas Suba cada vez 1 cm el nivel del agua, equilibre la cruceta y pese W. Repita la operación anterior hasta tomar 9 lecturas. Abriendo lentamente la válvula de purga del compresor baje el nivel del agua cada vez 1 cm hasta que h llegue al valor 0. Para cada caso equilibre la cruceta y tome los valores de W.1
𝒉 (𝒄𝒎) 0
1
𝑾 (g) 10
𝒚𝒄𝒑
𝑭𝒑 (Kg)
𝑭𝒕 (Kg)
RUEDAS, Mario. Fuerzas en superficies planas sumergidas. p. 1-4. 8|Página
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
7. ECUACIONES MANOMÉTRICAS.
Tomando torque en el eje de giro tenemos: Valor experimental de F. 𝑊 𝐾 = 𝐹𝑝 𝑦𝑐𝑝 𝑊𝐾
𝐹𝑝 = 𝑦
𝑐𝑝
(3)
Valor teórico de la F. 𝐹𝑡 = 𝐴𝜔ℎ𝑐𝑔
(4)
Brazo de la fuerza hidrostática. 𝑦𝑐𝑝 = (𝑦 − ℎ) + ℎ𝑐𝑝
(5)
9|Página
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8. JUSTIFICACIÓN DE CÁLCULOS. Medida inicial: 𝐼𝑐𝑔 𝑀𝑅 3 = 12
=
0.075∗0.113 12
=
8,3188E-06 𝑚4
𝐴 =𝑀𝑥𝑅 = 0.075*0.11 𝑨 = 0,00825 𝒎𝟐
ℎ𝑐𝑝 =
8,3188E − 06 𝑚4 0,00825 𝑚2 ∗ 0,055 m
+ 0,055 m
𝒉𝒄𝒑 = 0,073 m
𝑦𝑐𝑝 = (𝑦 − ℎ) + ℎ𝑐𝑝 𝑦𝑐𝑝 = (0.125 𝑚 − 0 m) + 0,073333333 m 𝒚𝒄𝒑 = 0,198 m
𝐹𝑝 =
0,246∗9,81∗0,35 0,198
𝑭𝒑 = 𝟒, 𝟐𝟓𝟗 𝑵
𝐹𝑡 = 0,00825 𝑚2 ∗ 9810
𝑁 ∗ 0,055 m 𝑚3
𝑭𝒕 = 𝟒, 𝟒𝟓𝟏 𝐍
10 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Se calculan los mismos datos hasta llegar a h= 0.07 m. A continuación, se presentan los resultados.
Valores fijos:
Ancho del muro-M Alto del muro-R Área del muro o pared Icg Peso específico del agua
0,075 0,11 0,00825 8,31875E-06 9810
Brazo del platillo-K G Y
0,35 9,81 0,125
Medidas Inicial más 1 cm más 2 cm más 3 cm más 4 cm más 5 cm más 6 cm más 7 cm
h (m) 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
W (kg) 0,246 0,297 0,344 0,378 0,426 0,478 0,517 0,555
hcg (m) 0,055 0,065 0,075 0,085 0,095 0,105 0,115 0,125
m m 𝑚2 𝑚4
𝑁⁄ 𝑚3
m 𝑚⁄ 𝑠2
m
hcp (m) 0,073 0,081 0,088 0,097 0,106 0,115 0,124 0,133
ycp (m) 0,198 0,196 0,193 0,192 0,191 0,190 0,189 0,188
Fp (N) 4,259 5,216 6,106 6,765 7,673 8,656 9,404 10,133
Ft (N) 4,451 5,261 6,070 6,879 7,689 8,498 9,307 10,117
11 | P á g i n a
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9. ANÁLISIS DE RESULTADOS A continuación, presentamos una tabla de error relativo donde se compara la fuerza hallada en la práctica con la determinada teóricamente. Valores experimentales
Valores teóricos
error
Fp (N) 4,259 5,216 6,106 6,765 7,673 8,656 9,404 10,133
Ft (N) 4,451 5,261 6,070 6,879 7,689 8,498 9,307 10,117
Er (%) 4,33% 0,85% 0,59% 1,67% 0,20% 1,86% 1,04% 0,16%
Los resultados de análisis de cálculos teórico empelado en esta práctica, arrojaron datos muy cercanos a los obtenidos en el experimento, lo que nos indica un buen nivel de exactitud del ensayo de laboratorio.
Fp vs Ycp 12.000 10.000
8.656
Fp (N)
10.133
7.673
8.000 6.106 6.000
9.404
6.765
5.216 4.259
4.000 y = 0.8407x + 3.4933 2.000 0.000 0.198
0.196
0.193
0.192
0.191
0.190
0.189
0.188
Ycp (m)
12 | P á g i n a
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
Ft vs. hcg 12.000 10.117 9.307
10.000
8.498 7.689
Ft (N)
8.000
6.879 6.070
6.000
5.261 4.451
4.000 y = 0.8093x + 3.642
2.000 0.000 0.055
0.065
0.075
0.085
0.095
0.105
0.115
0.125
hcg (m)
De estos datos podemos concluir que la teoría presentada en las clases esta en lo correcto, donde se dice que la presión aplicada a una superficie plana aumenta a medida que sumerge a una mayor profundidad, según Robert L. Mott (2006) la presión varía en forma lineal con la profundidad del fluido como se representa en los anteriores cálculos, donde se puede apreciar que a medida que se aumenta la altura del fluido, de esta misma manera se aumentan las fuerzas ejercidas sobre nuestra superficie rectangular.
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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA MECÁNICA DE FLUIDOS PRÁCTICA MANOMÉTRICA
10. CONCLUSIÓN
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11. BIBLIOGRAFIA 1. RUEDAS, Mario. Fuerzas en superficies planas sumergidas. p. 1-4. 2. MOTT, Robert. Mecanica de fluidos. Mexico. 2006. 6ta. Ed. 3.
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