PREINFORME DE LABORATORIO EMPUJE HIDROSTATICO
JOSE WILLIAN GUTIERREZ JESUS MANUEL CORDOBA RAUL FABIAN RINCON FABIAN ALEXANDER GARZON
2012235120 2012235001 2012235153 2012235146
PRESENTADO A: ING. JAIRO ZUÑIGA
MECANICA DE FLUIDOS ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES BOGOTA, 03de septiembre 2012
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCION 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL 2.2 OBJETIVO ESPECIFICO 3. MARCA TEORICO 4. CONCLUSIONES
1.
INTRODUCCION
Se realizara una prueba de empuje hidrostático sobre las superficies inmersas con una balanza la cual sumergirá dos cuerpos de diferentegeometría, en este laboratorio pondremos a prueba y observaremos los diferentes cálculos aplicados teóricamente y sus resultados prácticos. Un cuadrante está montado sobre un brazo de balanza asentado sobre filos de cuchilla. Los filos coinciden con el centro del arco del cuadrante. Por lo tanto, de todas las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre el cuadrante cuando éste está sumergido, la única que genera un momento sobre el eje de apoyo, es ejercida sobre la cara rectangular del corte, ya que el brazo de palanca de las demás es nulo por ser éstas radiales.
El peso del cuadrante cuenta con un contrapeso de posición ajustable y un platillo al que se le agregan las pesas para compensar el empuje del líquido.
Este conjunto va montado sobre un tanque acrílico que puede ser nivelado mediante patas roscadas. El alineamiento correcto está indicado por un nivel de burbuja circular montado sobre la base del tanque.
Un indicador fijado en un lado del tanque muestra cuando el brazo está equilibrado en posición horizontal. El agua entra por la parte superior del tanque mediante un tubo flexible y puede vaciarse a través de una válvula fijada en un costado.
Una escala situada en el lateral del cuadrante indica el nivel de agua.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
El principal objetivo es demostrar que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático. Demostrar que la presión hidrostática y la fuerza hidrostática dependen de la profundidad y no de la geometría Demostrar que la fuerza hidrostática de empuje experimental presenta una variación con la fuerza de empuje calculada.
2.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Este laboratorio es realizado con varios objetivos: a. Implementar los conocimientos en las distintas materias y disciplinas en la determinación del empuje hidrostático. b. Fomentar la creatividad y el trabajo en equipo c. Aprender a solucionar problemas basándose en los conocimientos adquiridos en clase y en la vida cotidiana. d. Usar los conocimientos para interpretar los resultados con el fin de analizar los resultados obtenidos en el laboratorio.
3. MARCO TEORICO.
Este marco teórico nos ayudara a entender el primer laboratorio de empuje hidrostático sobre superficies inmersas, funcionamiento y aplicación que lo expliquen.
Mecánica de los Fluidos Es la parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento (Hidrodinámica). Esta es una ciencia básica de la Ingeniería la cual tomó sus principios de las Leyes de Newton y estudia la estática, la cinemática y la dinámica de los fluidos.
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newton Donde E es el empuje, ρf es la densidad del fluido, V el volumen de fluido desplazado por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo. De lo anterior se comprende que un cuerpo flota en un fluido si el empuje es igual al peso del cuerpo. Un barco puede flotar porque el empuje hidrostático que recibe del agua, ocasionado por el volumen desplazado por el casco de la nave, es igual que su peso.
Tabla de datos 1. Grafica tabla 1. experimento 1 cara plana Datos
ymm
xmm
s calculada s experimental n n
1
194
287
18,44
15,58
2
185
267
16,77
14,2
3
175
246
15
12,8
4
166
227
13,5
11,59
5
156
206
11,92
10,3
600 500 400 xmm
300
ymm 200 100 0 1
2
3
4
5
experimento 1 cara plana
1
194
s calculada % s calculado s experimental n % s experimental n 287 18,44 24 15,58 24
2
185
267
16,77
22
14,2
22
3
175
246
15
20
12,8
20
4
166
227
13,5
18
11,59
18
5
156
206
11,92
15
10,3
16
datos
ymm
xmm
promedio s calculado y experimental
15 75=100%
Tabla de datos 2. experimento 2 de cara en arista Datos
y mm
x mm
s calculada s experimental n n
1
185
289
16,77
15,37
2
176
270
15,17
14,08
3
167
269
13,66
13,72
4
157
249
12,07
12,47
5
148
210
10.7
10.32
12 64=100%
500 450 400 350 300 250
x mm
200
y mm
150 100 50 0 1
2
3
4
5
Cp 25
20
15
Cp
10
5 0
50
100
150
200
250
S EXPERIMENTAL EMPUJE (S) N
25 20 15 Cp
10
Ca
5 150
160
170
180
Y (mm)
190
200
S CALCULADO EMPUJE (S) N
25 20 15 Cp
10
Ca
5 150
160
170
Y (mm)
180
190
200
4. CONCLUSIONES
En el experimento 1 observamos un desplazamiento menor en x . El empuje calculado y el experimental presentan un mayor rango de diferencia. En el experimento 2 observamos como varia el desplazamiento en x es mucho mayor, entonces llegamos a la conclusión que el área debido a su forma presenta menos oposición, entonces tendremos un mayor desplazamiento en el eje y.
Un cuerpo sumergido recibe un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desplazado.
E = Peso del líquido desplazado = dlíq .g .Vliq desplazado = dliq .g .Vcuerpo
Es importante señalar que es el volumen del cuerpo, y no su peso, lo que determina el empuje cuando está totalmente sumergido. Un cuerpo grande sumergido recibirá un gran empuje; un cuerpo pequeño, un empuje pequeño.
