Trabajo de Investigacion de Mecanica de Fluidos i

TRABAJO DE INVESTIGACION DE MECANICA DE FLUIDOS I 1. FUERZA FUERZA SOBRE SUPERFICIE SUPERFICIES S PLANAS PLANAS SUMERGI SUMERGIDAS DAS Las fuerzas distribuidas producidas por la accion de un fluido sobre un área finita pueden reemplazarse convenientemente por una fuerza resultante, en lo q respecta a las reacciones externas al sistema de fuerzas, en esta sección se determina la magnitud de la fuerza resultante y su línea de acción (centro de presión) mediante: ntegracion! "cuaciones# y utilizando el concepto del prisma de presión!  $l %ablar de superficies planas planas podemos decir tambi&n tambi&n que estos pueden ser: ' Superficies P!"! #$ri%$"&!es. ' Supe Superf rfic icie ies s P!" P!"! ! I"c I"ci" i"!( !(!s !s.. ' Superficies P!"! Ver&ic!es. Ver&ic!es. onde cada una de ellas va a soportar una fuer fuerza za de empu empue e,, y cada cada una una de esta estas s fuerzas tienen un punto de aplicación! 1.1.

Superficies P!"!s #$ri%$"&!es Su)er*i(!s.

"s el caso caso mas mas simp simple le para para calc calcul ular ar la fuer fuerza za prov provoc ocad ada a por por la pres presió ión n %idr %idros ostá tátic tica, a, ya que que como como la prof profun undi dida dad d (%) (%) es cons consta tant nte e sobr sobre e toda toda la superficie %orizontal, la presión será:

"ntonces tambi&n podemos decir que una superficie plan plana a en una una posi posici ción ón %ori %orizo zont ntal al en un flui fluido do en reposo está sueta a una presión constante!

La magnitud de la fuerza que act*a sobre superficie es:

Fp= ∫ p dA = p ∫

+odas las fuerzas elementales pd$ que act*an sobre $ son paralelas y tienen el mismo sentido! or consiguiente, la suma escalar de todos estos elementos es la magnitud de la fuerza resultante! -u dirección es perpendicular a la superficie y %acia esta si  p es positiva! ara encontrar la línea de acción de la resultante, se seleccionan arbitrariamente los ees ./, tal como se muestra en la ilustración 0! uesto que el momento de la resultante debe ser igual al momento del sistema Ilustración 1: Notación para determinar la línea de de fuerzas distribuidas alrededor de cualquier ee, por eemplo el ee /! acción de una fuerza. ❑

 pA x =∫ x dA = x ' 

 A

onde  x 1 es la distancia desde el ee y %asta la resultante! 2omo constante:  x

' 

=

1

 A

 p

es

❑

∫  xdA = x ´ ´   A

en la cual x33 es la distancia al centroide del área, or consiguiente, para un área %orizontal sueta a una presión estática, la resultante pasa a trav&s del centroide del área! 1.+. Superficies P!"!s I"ci"!(!s Su)er*i(!s.