INSTITUTO TECNOLOGICO DE CERRO AZUL
INGENIERIA CIVIL
MATERIA: HIDRAULCA DE CANALES
CURSO DE VERANO
JOSE GABRIEL OLVERA MONROY 12500239
INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL DE LA UNIDAD 3
FUERZA ESPECÍFICA 3.1 IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO. El concepto de impulso se puede introducir mucho antes del conocimiento sobre el cálculo diferencial e integral con algunas consideraciones. Si la masa no varía con el tiempo, la cantidad de movimiento se puede tomar como el simple producto entre la velocidad (v) y la masa (m). Según la segunda ley de Newton, si la masa “m” se aplica a la fuerza “F” aquella adquiere una aceleración “a”, de acuerdo con la expresión:
Cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento se define como el producto de la masa de un cuerpo material por su velocidad para luego analizar su relación con la ley de Newton a través del teorema del impulso y la variación de la cantidad de movimiento La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo cual significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son disipadoras) no puede ser cambiada y permanece constante en el tiempo. Si una partícula de masa “m” se mueve experimentando un cambio de velocidad dV en un tiempo dt, este fenómeno ha sido provocado por una fuerza “F” que, en general, es la resultante de un
sistema de fuerzas F1 que actúa sobre la partícula. El Momentum se define como el producto de la masa de un cuerpo y su velocidad. El cambio de momentum es:
Cada uno de los miembros de la ecuación general del resalto hidráulico se compone de dos términos: el primero representa la cantidad de movimiento del flujo que atraviesa la sección del canal en la unidad de tiempo y por unidad de peso de agua; el segundo, el empuje hidrostático por unidad de peso y también el momento estático del área respecto de la superficie libre. Debido a que ambos términos tienen las mismas dimensiones de una fuerza por unidad de peso, se le conoce como fuerza específica, y su fórmula general se la expresa como:
La fuerza específica para el tramo puede escribirse:
Lo cual significa que la fuerza específica es constante en cada sección, siempre y cuando las fuerzas de resistencia externa así como el peso del fluido en la dirección del movimiento, en el tramo puedan despreciarse. Para un caudal dado Q, la fuerza específica es únicamente función del tir ante, de manera similar la energía específica. Su representación geométrica en un plano F-y consiste en una curva similar a la que se obtiene en el plano E-y, con la única diferencia que tiene asíntota exclusivamente en la rama inferior, correspondiente a y = 0. La rama superior se eleva y extiende indefinidamente a la derecha. Asimismo, para un valor dado de la función F, la curva tiene dos posibles tirantes y1, y2 que reciben el nombre de tirantes conjugados, y que, de acuerdo con la ecuación 5-26, corresponden a los tirantes antes y después del resalto, excepto cuando F es mínima al cual le corresponde un único valor del tirante, llamado tirante crítico. La figura siguiente muestra las curvas de la fuerza específica y energía específ ica para un resalto hidráulico. FIGURA Curvas de fuerza específica y energía específica en el resalto hidráulico La discusión anterior permite llegar a las siguientes conclusiones: El cambio de régimen supercrítico a subcrítico se produce de manera violenta (únicamente a través del resalto hidráulico), con pérdida apreciable de energía. El cambio de régimen subcrítico a supercrítico es en forma gradual sin resalto, pasando por el régimen crítico. Para estudiar el fenómeno se requiere aplicar la ecuación de la cantidad de movimiento debido a que en principio se desconoce la pérdida de energía en el resalto. De la aplicación de la ecuación de la cantidad de movimiento se concluye que el fenómeno se produce únicamente cuando se iguala la fuerza específica en las secciones antes y después del resalto. Para un caudal dado, si el conjugado menor (aguas arriba) del resalto aumenta, el conjugado mayor y2 (aguas abajo) disminuye, y viceversa
