Laboratorio 3 mecánica de fluidos

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CENTRO DE PRESION

Universidad Tecnol´ogica de Bol´ıvar

Maria Valentina Arrieta Quintana

Victor Eduardo Giraldo Herrera

Yulidis Mendoza Guerrero

Luis Fernando Panezo Gomez

Ivan Jose Tamara Perez

Laboratorio de Mec´anica de Fluidos

Grupo G3

Profesor:Erick Campo Rojas

9 de octubre de 2021

Resumen

En esta experiencia de laboratorio se realiz´o un an´alisis a casa magnitud o cantidad f´ısica que se caracteriza porque intervienen cuando un cuerpo est´a sumergido en un fluido. En este laboratorio es importante tener en cuenta varios conceptos y entre esos est´an: “La fuerza hidrost´atica” es aquella fuerza que ejerce el fluido sobre la superficie en contacto con este, y “El centro de presi´on” que es el que se denomina como el punto de la superficie en el cual act´ua una fuerza resultante debido a la presi´on. En esta experiencia se va a analizar la relaci´on entre la fuerza hidrost´atica y que tanto se encuentra sumergida la superficie en el agua y se tiene como objetico comparar los alores te´oricos y pr´acticos del experimento.

1. Introducci´on

Hoy, debido al desarrollo de la tecnolog´ıa y la investigaci´on cient´ıfica, la industria se ha ido desarrollando. Un aporte en este campo son los equipos hidr´aulicos, que requieren el conocimiento de las diversas caracter´ısticas del fluido utilizado para su funcionamien-to. En esta experiencia estudiaremos magnitudes como las fuerzas hidrost´aticas, que se suelen utilizar para dise˜nar estos dispositivos, as´ı como el centro de presi´on, en este caso lo asociaremos con el agua. En determinadas areas´ de la vida profesional se pue-den dise˜nar sistemas, por ejemplo, compuertas. La fuerza hidrost´atica es una magnitud

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compuesta de la presi´on ejercida por el peso de un fluido (en este caso, un l´ıquido) sobre una superficie u objeto sumergido en ´el. En cada altura de la superficie, la presi´on ser´a diferente porque depende de la profundidad a la que se ubique, en relaci´on con el eje utilizado como referencia. Para este laboratorio, esta magnitud ser´a tratada para un cuerpo que est´ parcial o completamente sumergidos en agua y se calcular´ la fuerza resultante que act´ua sobre la superficie de contacto. El centro de presi´on es la posici´on donde se aplica la fuerza resultante de todas las fuerzas ejercidas sobre el fluido. Y Para determinar el centro de presi´on, se debe comprender el sistema de referencia.

1. Objetivos

•Comparar los valores experimentales y te´oricos obtenidos para el centro de presi´on.

•Aplicar y comprender la consistencia de las ecuaciones para la evaluaci´on de fuerza sobre la superficie plana sumergida.

•Evaluar la fuerza que se le aplica al agua a la superficie plana sumergida.

•Determinar la profundidad del centro de presi´on de las superficies completamente sumergidas.

1. Procedimiento Experimental

Para realizar el siguiente experimento se necesita los siguientes materiales:

-1/4 de toroide

–Balanc´ın acoplado al 1/4 de toroide

-Contrapeso acoplado al balanc´ın

-Pesas – Escala

A continuaci´on, mostraremos un esquema del montaje que se necesita para realizar este experimento:

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Figura 1.        esquema del montaje experimental

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Figura 2.        Caption

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Para empezar la practica, se deben conocer algunas recomendaciones y pasos, para poder realizarla:

-Nivele el sistema de interes “Balanza – Toroide”.

-Se debe agregar una peque˜na masa en el soporte para pesos.

-Cerrar la valvula de drenaje situada al final del tanque.

-A˜nadir cierta cantidad agua al recipiente hasta que el sistema quede en equilibrio, lo mas parecido posible a la posicion que tenıa al comienzo del experimento al nivelar la balanza.

-Reporte el valor de profundidad del agua, haciendo uso de la escala.

-Repetir el paso para cuando la superficie est´e completamente sumergida y llevar el sistema al equilibrio.

Este procedimiento, se realizar´a para dos planos verticales cuando esta parcial y completamente sumergida la superficie. Sabiendo que se encontrara la fuerza hi-drost´atica y la posici´on vertical del centro de presi´on, es decir, donde actua nuestra fuerza resultante. El cuerpo en estudio ser´a la cara cuadrada del toroide y el fluido donde se encuentra sumergida esta superficie es el agua. Para concluir, se compara el centro de presion te´orico y el obtenido con este montaje.

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3.1.        procedimiento

1 si el tanque del compresor esta descargado por debajo de 30 psi, arranque el compresor y permita que el tanque se cargue hasta la presi´on se˜nalada.

2 cierre las v´alvulas V1 y V2.

3 cerci´orese que la v´alvula de salida de aire del tanque del compresor se encuentre cerrada.

4 conecte la manguera del compresor en el punto “entrada de aire desde el compre-sor” del sistema.

5 abra la v´alvula V2.

6 abra cuidadosamente la v´alvula de salida de aire del tanque del compresor, obser-vando el desplazamiento de los meniscos de mercurio en los tubos en U, hasta que el menisco superior del tubo en U perteneciente al lado del agua alcance la marquilla M1. Es importante que tenga cuidado al realizar este paso, la entrada brusca de aire en el tanque del sistema ocasiona un aumento s´ubito presi´on que puede sacar el mercurio de los tubos en U.

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