Fluidos 6.docx

Introducción En esta práctica seis comenzaremos a analizar el comportamiento de un dicho fluido en una superficie plana por lo que analizaremos distintas distancias y la presión promedio, Veremos lo que es un toroide que es con lo que trabajaremos para realizar nuestra práctica de superficie en un fluido y también usaremos el centro de gravedad, el centro de presión, la presión promedio que esto nos servirá para analizar el fluido en una dicha superficie por lo que veremos la importancia de saber en que punto hay más presión o que punto de por ejemplo una placa se va a empezar a colapsar cuando tenga más presión. Para poder analizar estas cosas es necesario que tengamos claro los conceptos vistos anteriormente ya que hablaremos de presiones, densidades y de cosas ya antes vistas, trabajaremos con los sistemas de unidades y haremos conversiones que nos ayudaran ha hacer vuestro trabajo más sencillo para trabajar en un solo sistema en el cual en este será el MKS. Por lo que el resultado de nuestra práctica fue el siguiente

Marco Teórico Caso: Fluido sobre superficie curva Vamos a imaginar un estanque cuyo fondo tiene forma de un cuarto de cilindro y que contiene fluido en su interior, de acuerdo a las figuras adjuntas.

Si imaginamos como han de ser las fuerzas de reacción de la pared sobre el fluido, encontraremos que estas han de aumentaren la medida que aumenta la profundidad, puesto que la presión es dependiente de la altura.

Si consideramos esta figura restringida a solo las fuerzas resultantes, podemos observar que al lado izquierdo las fuerzas se componen de una resultante horizontal(F1)sobre la superficie curva y otra bajo la curva que se encuentra aplicada en una dirección diferente de la perpendicular a la pared(Fr)

Sobre el lado izquierdo, y puesto que solo hay una pared vertical, podríamos resumir que existe una sola fuerza, sin embargo es conveniente representar dos fuerzas horizontales (F2 y F3), una sobre el límite de la superficie curva ( línea roja), y otra bajo el límite. Puesto que el estanque en su totalidad no se mueve, podemos decir que la suma de todas las fuerzas ha de ser igual acero Bajo esta última aclaración debiésemos pensar que, dado que F1 yF2 se encuentran actuando sobre la misma altura de líquido, han de ser iguales, y se puede calcular como se ha hecho normalmente en caso de superficies planas Pensando ahora lo que ocurre en la superficie curva, puesto que actúan bajo la frontera de la pared vertical, debiesen en la dirección horizontal ser iguales, por lo tanto Ahora bien, cuando un observador mira de frente la superficie curva no puede notar el perfil lateral de la figura, solo la mira como una figura plana cuya área es igual al área del rectángulo por donde se aplica la fuerza 3, de esa manera, podemos pensar que la componente horizontal de la fuerza aplicada sobre la superficie curva se calcula de la misma manera que una fuerza sobre una pared vertical considerando el área plana que podemos ver directamente si miramos la figura de frente.

Respecto de la componente de la fuerza en el sentido vertical, solo nos queda igualarla a la fuerza peso, pues son las únicas fuerzas que encontramos en ese sentido. De tal manera: Y por lo tanto el ángulo, se puede evaluar como:

Caso2:Fluido bajo una superficie curva Cuando el fluido se encuentra bajo la superficie curva, como se muestra en la figura, la fuerza horizontal no se modifica como procedimiento de cálculo, no así la fuerza vertical, pues sobre la superficie no existe fluido. En estos casos, se considera el fluido que debiese haber proyectado aquel que se encuentra sobre la superficie, de tal manera que el peso de este fluido sería equivalente a la fuerza vertical.

A manera de ejemplo, y deacuerdo a la figura, siqueremos calcular la fuerzavertical sobre la porcióncurva de la figura debido alfluido, debemos evaluarcomo peso del fluido, aaquel

peso referido alvolumen que se generaproyectando el nivel delíquido superior sobre lasuperficie curva, (volumendel sector achurado) Desarrollo de la actividad Como podemos ver en nuestro desarrollo fue practico y teórico, primero pasamos a hacer el experimento en clase con el que el ingeniero nos explicabaque íbamos a ver como se comportaba un fluido en una superficie plana, en esta practica se hizo en dos partes por lo que fueron dos casos diferentes en los que se usó un toroide, para concer el centro de gravedad, centro de presión, presión priomedio, etc. En el cual en el primer caso se trataba de que la superficie plana solo no debía estar toda cubierta de agua y en el segundo caso si tenia que estar cubierta completamente de agua, vimos la diferencia de presiones en el centro mediante cambiaba de caso y también procedimos a analizar nuestros datos tomados en clase para poder usarlos y sacar nuestros datos a pedir teóricos por lo que nos dieron los siguientes resultados:

Datos y resultados Primer caso m 0.15kg

h 0.078m

b A dp 0.075m 0.00585𝑚2 0.052m

dc 0.039m

prom Fr 381.103pa 2.229

Segundo caso Area: 0.0075𝑚2 m h b D1 Ic 0.35kg 0.1m 0.075m 0.035m 6.25 𝑥10−6 𝑚4

e dc 9.8 0.085m 𝑥10−3 𝑚

dp 0.09480 m

Pprom 830.60p a

Resumen Como resumen tenemos que primero que nada pasamos al laboratorio a hacer nuestras práctica en la cual consistió en dos casoa diferentes en el cual en el primero la barra no estaba completamente sumergida y en el segundo esta si estaba completamente sumergida por lo que pasamos a elaborar el primero caso en el cual usamos 150 gr, empezamos poniendo agua al recipiente hasta que nuestra balanza se estabilizara y nos diera en cero, por lo cual con este peso el agua no llegó a tapar el área completa si no que solo una parte de ella, después procedimos a tomar las medidas necesarias como la altura, la base, y la temperatura del agua, con el cual con estos datos se nos facilitaría hacer nuestros cálculos teóricos.

Fr 6.229

Después pasamos al segundo caso en el que el área si tenía que estar completamente sumergida por lo que el peso fue diferente, en este caso fue de 350 gr, por lo que al momento de llenar el recipiente de agua, este si quedo totalmente sumergido para que nuestra balanza diera en ceros, pasamos a tomar nuestros cálculos como fue la altura, la base, la distancia uno y la temperatura, por lo que con esto y nuestras formulas nos daría para sacar nuestros datos que nos pide. Después de esto procedimos a elaborar nuestros cálculos para compararlos y analizarlos.

Conclusión Como conclusión podemos decir que esta práctica nos ayudó a poder analizar un fluido en una determinada superficie para saber sus distintos puntos, las distancias en las que se puede ejercer más fuerza y donde se colapsa más rápido, por lo que también trabajamos con nuestras formulas ayudándonos a poder repasar el sistema de unidades y poder hacer las conversiones necesarias para poder realizar nuestra práctica. Aprendimos nuevos conceptos como lo que es un toroide, la presión promedio la distancia del centro de gravedad, el centro de presión en el cual nos ayuda a poder analizar de mejor manera dicha placa, por lo que creo que esta práctica nos sirvió demasiado para aplicar los conceptos ya vistos en clase. Referencias https://www.academia.edu/7965079/Fuerzas_sobre_superficies_curvas_sumergidas http://mecanicodelosfluidosudg.blogspot.com/2016/03/fuerzas-en-una-superficie-curva.html