Centro de presión

SECCIÓN 1.0 INTRODUCCIÓN}

H-11

Centro de presión

(Aparato)

Figura 1 H-11 Aparato

El aparato de centro de presión TQ H-11 permite el momento debido al empuje del fluido sobre una superficie plana, total o parcialmente sumergida para ser medido directamente y en comparación con un análisis teórico. Se ha previsto para variar la inclinación de la superficie plana sometida a la presión del fluido de manera que el caso general pueda ser estudiado.

1.1 Descripción del Aparato

El agua está contenida en un cuadrante de un conjunto de depósito de plexiglás semi-circulares que se les permite pivotar en una barra lisa. Los lados cilíndricos del cuadrante tienen sus ejes coincidentes con el centro de rotación del conjunto de depósito, y por lo tanto la presión del fluido total que actúa sobre la superficie de estos no se ejerce en ningún momento sobre ese centro. El único momento presente es debido a la presión del fluido que actúa sobre la superficie plana. Este momento medido experimentalmente mediante la aplicación de peso a un colgadero pesado montado en el lado opuesto al depósito de cuadrante.

Un segundo tanque, situado en el mismo lado de montaje como el colgadero de peso, proporciona una instalación de recorte y permite diferentes ángulos de equilibrio a ser alcanzado.

La posición angular del plano y la altura del agua por encima de ella se miden en una escala angular grabada en el tanque y una escala lineal en el panel posterior

Incluidos con el aparato son las patas de nivelación de base y un nivel de burbuja.

1.2 Instalación y Preparación

Con el depósito de fabricación tolva que tiene en la tiene en la parte derecha del cuadrante, se adapta la fabricación en forma de tolva sobre el centro de apoyo ensamblado al marco principal.

Nivele la placa base atornillando las patas ajustables y observar el nivel de burbuja.

Un tinte de color se suministra con el aparato, que puede ser añadido al agua para ayudar en la observación durante la experimentación. Para esto sólo es necesario añadir una pequeña cantidad de colorante (una o dos tapas) para producir la coloración adecuada.

El aparato debe limpiarse regularmente con agua y jabón. Durante la limpieza, se debe tener cuidado para asegurar que ningún rastro de granos o materiales abrasivos duros estén presentes en la tela utilizada. No use materiales que contengan fibras artificiales estos pueden rayar el plexiglás.

SECCIÓN 2.0 TEORÍA

2.1 Definición de Centro de Presión

El Centro de presión puede ser definido como el punto en un plano en el cual el empuje de fluido total se puede decir que está actuando normalmente en el plano.

2.2 Análisis

Figura 2 Esquema del Centro de aparatos de presión

El siguiente análisis se aplica a la condición de una superficie plana en varios ángulos cuando es total o parcialmente sumergida en un fluido.

Amplitud de cuadrante = B

Y peso por unidad de volumen = ω

Haciendo referencia a la Figura 2, considere un elemento en profundidad y de inicio, ancho δy

Fuerza en el elemento δF= ω (y cosθ - h) B dy

y el momento de la fuerza en el elemento sobre 0 = ωB (y cosθ - h) yδy

Por lo tanto, el momento total sobre 0 = M = ω B ∫ (cosθy2 - hy) dy

Caso 1: Plano Sumergido totalmente

Límites de R1 y R2

Esta ecuación es de la forma de y = ma + c. Una trama de M contra h producirá un grafico de línea recta de pendiente

. El valor de ω ahora se puede calcular-

Caso 2: Plano parcialmente sumergido

Límites R2 y h secθ

Por lo tanto:

Reorganización:

ω puede ser obtenido para el Caso 1 y h3 puede entonces representarse

SECCIÓN 3.0 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Configurar el equipo como se ha descrito anteriormente en la Sección 1.2, y colocar el soporte de peso en el soporte de suspensión situado en la parte superior izquierda de la tolva. El aparato requerirá ahora recorte con el fin de llevar el plano sumergido verticalmente (es decir a una posición de 0°). Esto se logra al verter suavemente el agua en el depósito de equilibrio hasta llegar a la posición deseada. La línea horizontal en el conjunto del tanque debe leerse en contra de la línea de cero en escala nueva

Agregar un peso (W) de 20 g de la suspensión de peso. Vierta el agua, con colorante si es necesario, en el tanque de cuadrante hasta restaurar el balance a unos 0°. Tenga en cuenta el peso y la lectura de la altura del agua (h). Repita el procedimiento para la graduación de pesos.

Vacíe los dos depósitos de agua. Una vez más, con el soporte de peso solo en posición, ajuste el montaje mediante la adición de agua en el equilibrio de 30°. Agregar un peso de 20g, restaura el balance a unos 30° en ese punto registre los valores para h para toda la escala de pesos.

Las lecturas pueden ser tabuladas en la forma indicada en la Tabla n1 y los resultados calculados en función de la teoría dada en Sección 2

W M h h h3

(Nm) θ°

(gm)

(mm) (m) (m3)

Tabla 1 Formato de los resultados

Las figuras 3 y 4 muestran la forma general de los gráficos que se esperan de este experimento.

Figura 3 Gráfica planta que muestra totalmente sumergida

Figura 4 Gráfico planta que muestra parcialmente sumergido

Los resultados obtenidos a partir de este experimento tienden a coincidir muy bien con los resultados calculados a partir de la teoría hidrostática. El desacuerdo entre la observación y la teoría es probable que sea debido a un error en la medida o las tolerancias de construcción del aparato y no a una imprecisión de la teoría.

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