Lab. 3-A (Hidroestática, Fuerza Sobre Superficies Planas) (1)

MECÁNICA DE FLUIDOS I Laboratorio 3-A Hidrostática: fuerza sobre una superficie plana Objetivos. 1. Familiarizar al estudiante con los conceptos básicos de la hidrostática. 2. Calcular de forma teórica y experimental la fuerza de presión resultante sobre una superficie plana vertical. 3. Calcular de forma teórica la coordenada  del centro de presión en una superficie  plana vertical.

Materiales. 1. 2. 3. 4.

Equipo para evaluar fuerzas sobre superficies planas y curvas. Destornillador. Balanza Masas de diversos tamaños.

Procedimiento. 1. Retire el anexo curvo del dispositivo. Emplee un destornillador. 2. Remueva el componente superior del dispositivo y llene el depósito inferior con agua. 3. Mueva el contrapeso hasta que alcance una posición de equilibrio (observar el nivel de burbuja) y ajustar a dicha posición. 4. Añada una masa conocida al gancho de balance. 5. Transfiera agua del depósito inferior al superior por medio del mecanismo de  bombeo hasta alguna elevación ele vación que cubra parcial o totalmente la superficie plana y el sistema entre posición de equilibrio con la horizontal. Registre esta elevación y la masa utilizada en la tabla 1. 6. Repita los pasos anteriores para al menos cuatro masas distintas.

Resultados. 1. A partir del conjunto de datos tomados, realice un balance de momento que produce el contrapeso sobre el punto pivote y la fuerza equivalente o de presión hidrostática sobre la superficie plana y calcule dicha fuerza de forma teórica utilizando la elevación registrada. Registre en la tabla 2.

Elevación (m)

Masa de Contrapeso (kg)

Distancia L (m)

Distancia s (m)

Distancia y (m)

1. 2. 3. 4. 5. Tabla 1. Datos experimentales empleados para cálculo de la fuerza hidrostática sobre una superficie plana vertical.

Elevación (m)

F equ. (N)

F calc (N)

y  p, teóri co

1. 2. 3. 4. 5. Tabla 2. Resultados del cálculo de la fuerza hidrostática sobre una superficie plana vertical y su coordenada  del centro de presión.

Preguntas. 1. ¿Existe diferencia entre Fequ. (experimental) y F calculada (teórica)? ¿A qué cree que se deba este hecho? 2. ¿Cuál es la magnitud de la coordenada  del centro de presión? 3. ¿Cómo afectaría a la magnitud de la fuerza hidrostática un cambio en fluido de trabajo? 4. ¿Cómo afectaría a la localización del centro de presión un cambio en un fluido de trabajo?

Anexo.

Figura 3. Diagrama del equipo empleado para evaluar fuerzas sobre superficies planas y curvas. Con base al diagrama de la figura anterior tenemos que: =100 . =50 .