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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
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INTRODUCCIÓN
Cualquier objeto que se coloque en un fluido experimenta una fuerza d flotación que tiende a elevarlo, lo que ayuda a darle apoyo. Si permanec tranquilo en una alberca, usted flotará aun cuando se encuentre sumergido ca por completo. Será de ayuda si viste un traje salvavidas o un flotador. ¿Cóm Reading a Preview podría calcular la cantidad deYou're fuerza que ejerce el fluido sobre su cuerpo? qué manera se aprovecharía este principio entrial. algunas de las aplicacione Unlock full access with a free mencionadas u otras que haya propuesto? Download With Free Trial
Considere cualquier tipo de embarcación, balsa u otro objeto flotante qu espere que mantenga una orientación particular al permanecer en un fluido ¿Cómo diseñarlo a fin de asegurar que se mantenga estable cuando teng algún desplazamiento angular? ¿Por qué es muy probable que una canoa s incline y no un bote grande con manga(es el “ancho” de una embarcació amplia, si usted se levanta o camina sobre ellos? Sign up to vote on this title
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FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD
Un cuerpo en un fluido, ya sea que flote o esté sumergido, experimenta un fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.
La fuerza de flotación actúa en dirección vertical hacia arriba a través d centroide del volumen desplazado, y se define en forma matemática por med del principio de Arquímedes, como sigue:
FUERZA DE FLOTACION
Fb =ᵞf Vd
Donde: Fb = Fuerza de flotación ᵞf = Peso específico del fluido
Vd = Volumen desplazado del fluido You're Reading a Preview
Unlock full access with a freeel trial. Cuando un cuerpo flota libremente desplaza volumen suficiente de fluid para balancear su propio peso.
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El análisis de problemas que tienen que ver con la flotabilidad requiere que s aplique la ecuación de equilibrio estático en la dirección vertical ∑ F v = 0, qu supone que el objeto permanece en reposo en el fluido. PROCEDIMIENTO PARA RESOLVER PROBLEMAS DE FLOTACION
1. Determinar el objetivo para la solución del problema. ¿Va a encontrars una fuerza, peso, volumen o peso específico? Sign up to vote on this title 2. Dibujar un diagrama de cuerpo libre del objeto el fluido. Mostrar toda Usefulen Not useful las fuerzas que actúen sobre el cuerpo libre en dirección vertica inclusive el peso del cuerpo, la fuerza de flotación y todas las fuerza
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b. El peso de un objeto solido es el producto de su volumen t por su peso especifico; es decir, w = ᵞ V . c. Un objeto cuyo peso específico promedio es menor que el d fluido tenderá a flotar, debido a que w ‹ F b con el obje sumergido. d. Un objeto cuyo peso específico promedio es mayor que el d fluido tenderá a hundirse, debido a que w › Fb con el obje sumergido. e. La flotabilidad neutral ocurre cuando un cuerpo permanece e una posición dada, donde sea que se sumerja en un fluido. U objeto cuyo peso específico promedio es igual al del fluido tien flotabilidad neutral.
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MATERIALES PARA FLOTABILIDAD
Es frecuente que el diseño de cuerpos que floten requiere el uso de materiale ligeros que ofrezcan un grado elevado de flotabilidad. Además, cuando u objeto relativamente pesado debe moverse mientras se encuentra sumergid en un fluido, no es raro que sea deseable agregar flotabilidad para facilitar desplazamiento. Es común que el material para la flotabilidad tenga la propiedades siguientes: You're Reading a Preview
Peso específico y densidad bajos. Unlock full access with a free trial. Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido. Compatibilidad con el Download fluido en que With operará. Free Trial Capacidad de adoptar formas apropiadas. Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estará sujeto. Resistencia a la abrasión y tolerancia a los años. Apariencia atractiva.
Los materiales de hule espuma son populares para aplicaciones de flotabilidad Están hechos de una trama continua de celdas cerradas y huecas qu to votepeso on thisespecífico. title contienen aire u otros gases ligeros que les Sign danupbajo La Useful Not useful celdas cerradas también garantizan que no seabsorba fluido. Para evaluar rendimiento del hule espuma se llevan a cabo las pruebas siguiente
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características de flotabilidad aceptables, con resistencia a la abrasión absorción baja de fluidos. ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS POR COMPLETO
Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición origin después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal. Lo submarinos y los globos meteorológicos son dos ejemplos cotidianos d cuerpos sumergidos por completo en un fluido. Es importante que ese tipo d objetos permanezcan con una orientación específica a pesar de la acción d las corrientes, vientos o fuerzas de maniobra.
La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por complet en un fluido es que su centro de gravedad este por debajo de su centro d flotabilidad.” “
El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volume desplazado de fluido, y es a través de dicho punto que la fuerza de flotació actúa en dirección vertical. El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia aba a través del centro de gravedad.
Un objeto completamente sumergido es rotacionalmente estable solamen You're Reading a Preview cuando su centro de gravedad se encuentra por debajo del centro d Unlock full access with a free trial. boyamiento, tal como se muestra en la figura 6a. Cuando el objeto rota en sentido contrario al de las agujas del reloj, como en la figura 6b , la fuerza d Download With Free Trial boyamiento y el peso producen un par en la dirección de las manecillas de reloj.
Normalmente, cuando un cuerpo es demasiado pesado para flotar, se hunde baja hasta el fondo. A pesar de que el peso específico del líquido aumen ligeramente con la profundidad, las altas presiones tienden a comprimir cuerpo o hacen que el liquido penetre en los poros de sustancias sólidas y, po Sign up to vote on this title consiguiente, disminuye el boyamiento del cuerpo. Por ejemplo, es seguro qu un barco se hunda hasta el fondo una vez que se encuentre completament Useful Not useful sumergido, debido a la compresión del aire atrapado en sus diferentes partes.
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ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES
La condición para la estabilidad de los cuerpos flotantes es diferente para lo cuerpos sumergidos por completo; la razón se ilustra a la figura de abajo donde se muestra la sección transversal aproximada del casco de un barco. E el inciso (a) de la figura el cuerpo flotante se encuentra en su orientación d equilibrio y el centro de gravedad (cg) esta arriba del de flotabilidad (cb). L línea vertical que pasa a través de dichos puntos es conocida como eje vertic del cuerpo. En el inciso (b) muestra que si el cuerpo se gira ligeramente, centro de flotabilidad cambia a una posición nueva debido a que se modifica geometría del volumen desplazado. La fuerza flotante y el peso ahora produce un par estabilizador que tiende a regresar el cuerpo a su orientación origina Así, el cuerpo se mantiene estable.
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Con objeto de enunciar la condición para la estabilidad de una cuerpo flotante SignEl upmetacentro to vote on this title debemos definir un término nuevo: el metacentro. (mc) se defin useful Useful Not como la intersección del eje vertical de un cuerpo cuando esta en su posició de equilibrio, con una línea vertical que pasa a través de la posición nueva de centro de flotación cuando el cuerpo gira levemente. Esto queda ilustrado en
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En esta ecuación, V d es el volumen desplazado de fluido e I es el movimien de inercia minimo de una sección horizontal del cuerpo tomada en la superfici del fluido. Si la distancia MB situa al metacentro arriba del centro de gravedad el cuerpo es estable.
PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA ESTABILIDAD DE LOS CUERPO FLOTANTES
1. Determinar la posición del cuerpo flotante, por medio de los principios d la flotabilidad. 2. Localizar el centro de flotación, cb. Calcular la distancia que hay ent algún eje de referencia y cb, denominada y cb. Por lo general, se toma fondo del objeto como dicho eje de referencia. 3. Ubicar el centro de gravedad, cg. Calcular ycg, medida a partir del mism eje de referencia. Reading 4. Determinar la forma You're del área en alaPreview superficie del fluido y calcular momento mas pequeño defull inercia de dicha Unlock access with a free trial. forma. 5. Calcular el volumen desplazado, . 6. Calcular MB = / . Download With Free Trial 7. Obtener y mc = y cb + MB 8. Si y mc > y cg, el cuerpo es esable. 9. Si y mc < y cg, el cuerpo es inestable.
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GRADO DE ESTABILIDAD
Aunque se ha enunciado el caso limite de la estabilidad como cualquier diseñ donde el metacentro se encuentra arriba del centro de gravedad, alguno objetos son más estables que otros. Una medida de la estabilidad relativa es altura metacéntrica, y se define como la distancia que hay entre el metacentro el centro de gravedad.
Consulte ahora la figura 5.16. La altura metacéntrica se indica como MG. Po medio del procedimiento estudiado en este capítulo, MG se calcula a partir d la ecuación:
MG = ymc – y cg
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Useful Not useful La referencia 1 establece que las naves pequeñas que surquen el océan deben tener un valor mínimo SG de 1.5 pies (0.46 m). Las naves grande
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