PRACTICA Nº 5 FUERZAS SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA (COMPUERTA INCLINADA)
I
INTRODUCCIÓN.En esta práctica sobre compuertas .El conocimiento conocimiento y el análisis de las diferentes fuerzas actuantes en las superficie tanto planas, curvas e inclinada y otros es muy importante y que de ello dependerá la correcta construcción de diques diques u otras estructuras en las cuales intervienen intervienen la fuerza de los fluidos. En este caso tomaremos en cuenta una compuerta inclinada
II.- OBJETIVOS GENERALES •
Aplicar conceptos básicos básicos de física hidrostática para para la determinación de varias fuerzas que actúan sobre una compuerta inclinada
III.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
Determinar analíticamente la altura de aua que es necesaria para abrir la compuerta
•
Determinar e!perimentalmente la altura del aua que es necesario para abrir la compuerta
•
Determinar en base a alturas calculadas los errores o porcenta"e de error cometido
IV.- FUNDAMENTO TEÓRICO.Fue!" #$%e u&" #u'e*e '+"&".- #as fuerzas que actúan sobre superficies sumeri sume ridas das son para parale lela lass y su resulta resu ltante nte se aplica aplic a sobre un punto llam llamad ado o centro cent ro depresión
Pe#$.-Es la cantidad que pesa un cuerpo, es decir, la fuerza con la que el cuerpo es atraído hacia la tierra por la acción de la ravedad. $u símbolo es %. El peso está relacionado con la masa y la aceleración debida a la ravedad, . %&m
Pe#$.-
w =m∗g
Pe#$ ,e +" *$'ue"/ w c =mc∗g
Fue!" 0$!$&"+/ F H = γ H 2 O∗hcg∗ A
A+u" e1*"/
hteo= hcg + h 1
Re"2u#e ,e "+u" "+ *e&$ ,e 3"4e,",/ '
hcg =h cg + hcp
Ce&$ ,e 3"4e,",.- El centro de ravedad es el punto de aplicación de la resultante de las fuerzas de ravedad que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de ravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo.
Ce&$ ,e 'e#1&.-#a presión crece linealmente con la profundidad, por lo que el punto de aplicación de la fuerza resultante estará situado a mayor profundidad que el centroide de la superficie plana considerada.
Pe#1& 0,$#*" .-Es la fuerza por unidad de área que e"erce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumerido , como esta presión se debe al peso del líquido esta
presión depende de la densidad ,ravedad y la profundidad del luar donde medimos la presión.
C$'ue" &*+&",".- 'na (ompuerta es una placa móvil, plana o curva, que al levantarse, forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica )presa, canal, etc.* sobre la cual se instala, y se utiliza en la mayoría de los casos para la reulación de caudales, y como emerencia y cierre para mantenimiento en los otros.
Pe#$ e#'e*6*$.- #a ravedad específica es el cociente de la densidad de una sustancia entre la densidad del aua.
V.- DESCRIPCION DE LA PR7CTICA.• • • •
Estabilizar el equipo +edir las dimensiones del tanque )altura, base, ancho, etc.* Determinar el diámetro de la compuerta #lenar cierta cantidad de aua al tanque y observar la fuerza hidrostática sobre la compuerta
VI .- MATERIAL 8 E9UIPO A UTILIZAR • • • • •
ela -le!ómetro Aua alde Equipo de compuerta circular inclinada plana
VII.- ES9UEMA DE LA PR7CTICA.-
VIII.- CALCULOS.D"$#/ hexpe 25.9 cm =
a1= 20 cm a2= 40 cm a3 =8.8 cm a 4=8.9 cm a5 =40 cm d c =10.5 cm l 1 5.5 cm =
l 2=7.8 cm l 3=8.3 cm m= 1746.42 gr m c =1000 gr
E*u"*$&e#. /eso.0
w =m∗g
/eso de la compuerta1 w c =mc∗g
-uerza horizontal1 F H = γ H 2 O∗hcg∗ A
Altura teórica1
hteo= hcg + h 1
ea"uste de altura al centro de ravedad1 '
hcg =h cg + hcp
Determinación de ángulos:
m
B β α 5,5
7,8
8,3
ω C
En
ABC,
Con la ley de los cósenos 2
7,8
=
8,3
2
11,38 2
8,3
=
=
2
+
11,38
2
2
2
8,3
7,8
2
+
+
7,8
11,38
2
−
2∗8,3∗11,38∗ cosA
−
2∗8,3∗7,8∗cosB
−
2∗7,8∗11,38∗ cosC
A= 55,2811 B= !!,!!31 C= 51,!8""
En
BCD,
Con la ley de los cósenos
9,54 2
5,5
2
=
=
7,8 2
7,8
2
+
+
2
5,5
−
9,5442
2∗7,8∗5,5∗cosD
2
−
2∗7,8∗9,544 ∗cosb
A
2
7,8
=
2
5,5
+
9,5442
2
−
2∗5,5∗11,38∗cos c
#= 1"",""13" $ = 3!,"!817 c = 6",!"
Corrección de angulos α =90 − A =34,7189
β =90 −C =38,02 ω 180 c C 67,1144 =
−
−
=
k Cos %=
8,3
&= cos'55,28( 8,3 =5,362cm
F F1
B
5,362
β α 5,5
7,8
ω
∑ MA = " ) * +5,362 = F1 * 5,5 F1 = 1.6 !g"
8,3
Calculo de la altura #c γ + A
*1 = #c* π 3
3
3
1.67 = #c * 1""" g- m + 1 m3- 1"" cm '
+ 5.252 cm2(
1,67
#c =
0,08659 = 1!,28 cm
calculando #$
20
cos
θ
θ = 28,2 20
= arcos 28,2
%&,%
= '(,&) %)
1',15
#$
sen =
h ' 14 , 15
#$=(,(cm
donde:
+c = #c #$ +c = 1!,28 !,!7
+c = %(,1 cm Calculo de error 2!,7 − 25.! 2!,7
+ 1"" = 11/
e- =
I:.- CONCLUSIONES1 #leamos a la conclusión 1 •
•
•
0e la alra eórca en comaracón de la alra eermenal es mayor de$do a e la alra eermenal e medda cando $o na descarga de na cera candad de aga 9l margen de error enre la alra eórca y eermenal es el 11/ de$do a la :aracón de dcas alras ;a comera se a$re medane las leyes de ne<on y la ecacón ndamenal de la drosca
.
2.0
3#345A-6A.0
http177%%%.in.unlp.edu.ar7electrotecnia7procesos7apuntes7+edicion8de8(audal http177%%%.fao.or7docrep7t9:;:s7t9:;:s9<.htm http177%%%.ime.es7actividadesime7lineas7=idroy(A7publica7libros>8?=7art>7pdf7t eoria
[email protected]os7equiposdidacticos7fundamentos8mecanica8fluidos7ban co8hidraulico7
#ibro de +ecánica de fluidos, $haum
