Fuerzas Sobre Superficies Curvas

Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

INTRODUCCIÓN

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En los temas anteriores se explicó acerca de la presión dentro de un fluido en reposo, dicha presión da como resultado la existencia de fuerzas distribuidas sobre cualquier superficie finita que se encuentre en contacto con el fluido. Dentro del análisis estático se requiere considerar las reacciones externas a las fuerzas de presión.

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A lo largo del trabajo se determinará la magnitud de la fuerza resultante junto con su línea de acción. Así como también ta mbién la aplicación dentro de la ingeniería.

MECANICA DE FLUIDO I

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OBJETIVOS -

Objetivo General

Analizar cómo actúa la presión y fuerza sobre una superficie plana

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Objetivos Específicos

1. Determinar las variaciones del centro de presión con respecto a la profundidad 2. Determinar la localización de fuerzas, y aplicar los cálculos adecuados para superficies curvas verticales, horizontales e inclinadas 3. Analizar cómo actúa la fuerza de presión en una compuerta de agua


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FUERZAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS

Una manera de visualizar el sistema de fuerza total involucrada es aislar el volumen de fluido que está directamente arriba de la superficie de interés.

Componente Horizontal     ∑ 

dirección horizontal

 1; es la fuerza resultante sobre la parte vertical izquierda y se analiza igual que las paredes verticales medida hasta una profundidad h.  2a; es la fuerza resultante sobre la pared vertical derecha y se analiza igual que las paredes verticales medidas hasta una profundidad h. En este sistema 1 =  2a; por tanto no hacen ningún efecto (se contra restan).  2a; es la fuerza que actúa sobre la parte derecha, en el área proyectada por la superficie curva en el plano vertical.


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La magnitud de  2a; se encuentra bajo el mismo procedimiento desarrollado para superficies planas. ; 2a =       , Es la profundidad del centroide del área proyectada, para nuestro análisis el área proyectada es un rectángulo.           Donde:   Es la altura de la proyección de la superficie curva   Es la profundidad o ángulo del área proyectada

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Entonces:

Ubicación de fuerza horizontal ( ): Según las relaciones vistas

; Sin embargo para el área proyectada. Para un rectángulo, el momento de inercia es


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Y el área viene dada por

Componente vertical   ∑  En dirección vertical Hacia abajo solo actúa el peso del fluido hacia riba solo actua los componentes verticales        Donde        W= peso del fluido; v= volumen del fluido Donde : El volumen es el producto del área del la sección transversal del volumen por la longitud o ancho de intereses (w)   

Actúa en la línea del centroide del volumen

Fuerza resultante  

La fuerza resultante en el ángulo ɸ en la realidad con la horizontal en dirección tal que su línea de acción pasa por el centro de curvatura de la superficie


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Fuerzas Sobre Superficies Curvas

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