La mecánica de fluidos

Tabla de contenido

Introducción 2 Pág.

Objetivo específico 3 Pág.

Marco teórico 4 Pág.

Metodología 7 Pág.

Cálculo y Presentación de Resultados 7 Pág.

Análisis de resultados y Conclusiones 10 Pág.

Referencias………………………………………………………………………… 11 Pág.

INTRODUCCIÓN

La mecánica de fluidos es la disciplina del campo de la Mecánica aplicada que estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo o en movimiento.

La mecánica de fluidos es una parte importante para la construcción de barcos y barcazas ya que con esta podemos identificar si un barco es estable o no al momento de navegar.

Para esto nos encontramos con lo que es la altura metacéntrica que junto con el centro de gravedad nos ayuda a resolver si un barco es estable o no con el peso de carga que posee.

Objetivo Específico

• Determinar cuales son los factores que afectan la estabilidad de un cuerpo flotante.

• Determinar experimentalmente la estabilidad de un cuerpo flotante a través de calcular su metacentro y su centro de gravedad

Medios y equipos a utilizar.

• Banco Hidrostático (F9092).

• Equipo de altura metacéntrica (f1-14)

• Un peso de 5Kg y de 0.22mertos cúbicos

Marco Teórico

La mayoría de los problemas que tratan de cuerpos parcialmente o totalmente sumergidos son problemas de equilibrio entre las fuerzas debidas al peso del cuerpo y la fuerza resultante del fluido sobre el cuerpo. Si el equilibrio es estable, cuando el cuerpo se incline se producirá un momento que tiende a restablecer la posición de equilibrio.

Definimos metacentro como el punto de intersección del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posición de equilibrio y la recta vertical que pasa por la nueva posición del centro de flotabilidad cuando el cuerpo es girado ligeramente.

Para que el equilibrio sea estable, la altura metacéntrica (mc) tiene que ser positiva, es decir, el punto mc debe estar por encima del centro de gravedad (cg).

Esta altura metacéntrica (mc) se obtiene fácilmente mediante las siguientes relaciones:

El momento producido al desplazar la masa ajustable será: m*g* x

Siendo:

- m*g el peso de la masa ajustable

- x el desplazamiento realizado medido en la escala lineal.

El par restaurador será

W * x = W * GM * sen α

Siendo

W el peso del conjunto flotante igual a M * g

GM es la altura metacéntrica

α el ángulo de inclinación

Para que exista equilibrio, ambos momentos han de ser iguales. Por tanto:

m * g * x = W * GM * sen α = M * g * GM * sen α

m * x

GM = --------------

M sen α

Si llamamos B al punto de aplicación del empuje, la distancia entre este punto y el Metacentro M será:

MB = I/V

Para nuestro caso aquí en el laboratorio, la superficie de la base flotante tiene de dimensión a * b siendo “a” el ancho del rectángulo y “b” su longitud, la distancia MB será:

a3 * b

MB = ------------

12 V

Una vez conocida las distancias entre el metacentro y los centros de gravedad y empuje respectivamente, se puede conocer la distancia entre estos dos últimos puntos. La altura del metacentro (ymc) será igual a la altura del centro de flotación más la

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