2do informe de fluidos

7/18/2019 2do Informe de Fluidos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJAMARCA

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

FACULTAD DE INGENIERÍA

INFORME DE:

“ESTABILIDAD DE UN CUERPO FLOTANTE”

CURO:

MECANICA DE FLUÍDOS

DOCEN!E:

IN"# $onga Alvares %ose

A$UMNO:

anga& Ocas Elvis

"RUPO:

'A(

Ca)amarca* )unio de +,-.



Universidad Nacional de CajamarcaFacultad de Ingeniería


RESUMEN

Es de gran importancia el estudio de la estática de los fluidos

y a un más estudiar específicamente la estabilidad de un

cuerpo en un fluido, ya que es muy til a lo largo de nuestra

vida profesional!

Por esta ra"#n se reali"# la práctica en el laboratorio, para la

cual el alumno primera mente debería fabricar un elemento de

dos tipos de madera al que se lo ensayará$ de tal manera, que

al ser sumergido en agua, este flote en el agua$ y sedetermine de manera practica y te#rica las fuer"as de empu%e

generadas por el fluido, el peso del elemento flotante, centro

de gravedad &C'(, centro de empu%e &CE(, la distancia

metacéntrica, entre otros!

En esta práctica se e)perimenta el Principio de Arquímedes

implica que para que un cuerpo flote, su densidad debe ser

menor a la densidad del fluido en el que se encuentra!

2 *ecánica de Fluidos





INTRODUCCION

+a estática de fluidos estudia el equilibrio de gases y líquidos! A partir delos conceptos de densidad y de presi#n se obtiene la ecuaci#n fundamental dela idrostática, de la cual el principio de Pascal y el de Arquímedes puedenconsiderarse consecuencias! El eco de que los gases, a diferencia de loslíquidos, puedan comprimirse ace que el estudio de ambos tipos de fluidostenga algunas caracter ísticas diferentes! En la atm#sfera se dan los fen#menosde presi#n y de empu%e que pueden ser estudiados de acuerdo con losprincipios de la estática de gases!

-e entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de loscuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que loscontiene! +a materia fluida puede ser trasvasada de un recipiente a otro, esdecir, tiene la capacidad de fluir! +os líquidos y los gases corresponden a dostipos diferentes de fluidos! +os primeros tienen un volumen constante que nopuede mortificarse apreciablemente por compresi#n, se puede decir que estosson fluidos incompresibles! +os segundos no tienen un volumen propio, sinoque ocupan el del recipiente que los contiene$ son fluidos compresibles porque,a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos!

El estudio de la estabilidad de un cuerpo flotante en un fluido es temaprincipal de la estática de fluidos, en esta practica se dará a entender mas afondo la reacci#n de los fluidos frente a un cuerpo flotante!


http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml


http://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo



http://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtml





OBJETIVOS

ESPECIFICOS.

.allar la distancia metacéntrica en un cuerpo flotante en un &fluido(

/eterminar la estabilidad del cuerpo a ensayar!

GENER!ES.

Encontrar el peso del cuerpo por el principio de Arquímedes!

/eterminar el peso específico del material a traba%ar!

/eterminar su centro de gravedad y su centro de empu%e

JUSTIFICCION"

El presente informe$ se reali"# para demostrar 0la estabilidad de un cuerpo1,

eco de dos tipos de madera! Indirectamente también e)perimentaremos el

principio de Arquímedes, que en estos casos se cumple!






*A2C3 4E32IC3!

#RCO TEORICO

$PRINCIPIO DE R%UI#IDES&

Arquímedes &5678595 A! C!( se inmortali"# con el principio que lleva su nombre,

cuya forma más comn de e)presarlo es: todo s#lido de volumen sumergido

en un fluido, e)perimenta un empu%e acia arriba igual al peso del fluido

desalo%ado! *atemáticamente pude ser definido como:

E=γ ;/esalo%ado < =g ;/esalo%ado < >cuerpo

: E Empu%e!

;olumen de fluido despla"ado!

= /ensidad del fluido!

'ravedad &?,69 m@s5(!

El principio de Arquímedes implica que para que un cuerpo flote, su densidad

debe ser menor a la densidad del fluido en el que se encuentra!






ESTBI!IDD DE !OS CUERPOS EN UN F!UIDO

n cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posici#n original

después de abérsele girado un poco alrededor de un e%e ori"ontal! +as

condiciones para la estabilidad son diferentes para un cuerpo completamente

sumergido y otro parcialmente sumergido &se encuentra flotando(! +ossubmarinos son un e%emplo de cuerpos que se encuentran completamente

sumergidos en un fluido! Es importante, para este tipo de cuerpos, permanecer

en una orientaci#n específica a pesar de la acci#n de las corrientes, de los

vientos o de las fuer"as de maniobra!

Condici'n de es(a)ilidad *ara c+er*os s+mer,idos" la condici#n para la

estabilidad de cuerpos completamente sumergidos en un fluido es que el centro

de gravedad &'( del cuerpo debe estar por deba%o del centro de flotabilidad &B(!

El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen

despla"ado, y es a través de este punto como acta la fuer"a boyante

&flotaci#n( en direcci#n vertical! El peso del cuerpo acta verticalmente acia

aba%o a través del centro de gravedad!

Cuando un cuerpo está totalmente sumergido pueden ocurrir tres casos segn

el centroide del líquido despla"ado &B(, esté sobre, coincida o esté más aba%o

que el centro de masa o centro de gravedad del cuerpo &'(! +a figura 9 ilustra

los tres casos! En el primer caso, no aparece par al girar el cuerpo, luego el

equilibrio es indiferente! En el segundo caso, la fuer"a de empu%e acta más

arriba del peso, luego para una ligera rotaci#n del cuerpo, aparece un par quetiende a restaurar la posici#n original, en consecuencia este equilibrio es




B

B

B



estable! En el ltimo caso, el par que se origina tiende a ale%ar el cuerpo de la

posici#n de equilibrio, lo cual es en consecuencia la condici#n de cuerpo

inestable!

Estabilidad de cuerpos sumergidos!

Condici'n de es(a)ilidad *ara c+er*os -lo(an(es" la condici#n para la

estabilidad de cuerpos flotantes es que un cuerpo flotante es estable si su

centro de gravedad &'( está por deba%o del metacentro &*(! El metacentro se

define como el punto de intersecci#n del e%e vertical de un cuerpo cuando se

encuentra en su posici#n de equilibrio y la recta vertical que pasa por el centro

de flotabilidad &B( cuando el cuerpo es girado ligeramente!




G G

BB

M



Estabilidad de cuerpos flotantes!

E%emplo de Flotaci#n!

DESRRO!!O DE ! PRCTIC

Elemen(o -lo(an(e de madera con s+s medidas res*ec(ivas.






2egla graduada!






In(rod+/ca el c+er*o 0con (odos s+s com*onen(es1 en el -l+ido.

De(ermine el *eso del c+er*o -lo(an(e.

> <23,r.





De(ermine el cen(ro de ,ravedad si,+iendo el *rocedimien(o

indicado *or el in,eniero.

Por Sime(r4a 5 6 7

Y

=¿

W 1∗Y 1+W 2∗Y 2+W 3∗Y 3+W 4∗Y 4+W 5∗Y 5+W 6∗Y 6+W 7∗Y 7W 1+W 2+W 3+W 4+W 5+W 6+W 7

Como"8 6 9 : V

!as maderas +(ili/adas son cedro ; *ino.

9cedro 6 7.< ,r=cm>

Pesos

8? 6 7.<:0π@.A1:?7 =@ 6 7.<,r.

8 6 7.<:0<:<:?71 6 ?< ,r.

8> 68@ 6 8< 6 83 6 7.<:0>::?71= 6 ?<,r.

82 6 7.<:0?.3:?7:?71 6 A7 ,r.





i

I 6 cm. 6 .< cm. > 6 @ cm. @ 6 @ cm. < 6 2.2 cm. 3 6 2.2 cm. 2 6 <.A cm.

Y =90.5∗9+125∗2.5+15∗4+15∗4+15∗7.27+15∗7.27+80∗5.8

90.5+125+15+15+15+15+80

6 <.@> cm.

CG" 07<.@>1

/eterminamos el centro de empu%e cuando esta de esta forma

siguiente:

Y =250∗2.5+30∗4+30∗4+(¿10∗10∗0.5)∗5.25

250+30+30+(10∗10∗0.5)

6 >.?@cm.

CE" 07>.?@1





/eterminamos el volumen desalo%ado!

-abemos que:

E < > < γ V desalo%ado

;desalo%ado < >@ γ

;desalo%ado < DD!D@!9

;desalo%ado <D!D cm!

/eterminamos el momento de inercia del área cortada por el líquido!

Como El Cuerpo ;a A 4ender A girar En Ele ,

I < +GB@95

I < 9G9@95

I < 6!

/etermine la distancia metacéntrica e)perimental &*C!C'(!

*C!C' < I

V −CG .CF





*C!C' <83.3

35.5−(0.925)

*C!C' <8!5H cm!

INTERPRETACION DE RESULTADO

Como es menor que cero, entonces flota con estabilidad!

Centro de empu%e cuando estas de la siguiente manera!

Por Sime(r4a 5 6 7

6 ??.@ <.@> 6 <.2 cm.





CG" 07 <.21

/eterminamos el centro de empu%e cuando esta de esta forma

siguiente:

Y =181∗2.4+30∗4.13+30∗4.13+(10∗10∗1.1 )∗5.25

181+30+30+(10∗10∗1.1)

6 >.3 cm.

CE" 07 >.3<1

/eterminamos el volumen desalo%ado!

-abemos que:

E < > < γ V desalo%ado

;desalo%ado < >@ γ

;desalo%ado < DD!D@!9

;desalo%ado <D!D cm!

/eterminamos el momento de inercia del área cortada por el líquido!





Como El Cuerpo ;a A 4ender A girar En Ele ,

I < +GB@95

I < 9G9@95

I < 6!

/etermine la distancia metacéntrica e)perimental &*C!C'(!

*C!C' < I

V −CG .CF

*C!C' <83.333

35.5−(5.85−3.75)

*C!C' < !H7 cm!

INTERPRETACION DE RESULTADO

Como es menor que cero, entonces flota con estabilidad!

DISCUSIÓN





a) Equilibrio Estable: Si el metacentro M está por encima del

centro de gravedad; significa que el tramo GM (Altura

Metacéntrica) es mayor que 0.

b) Equilibrio Inestable: cuando el metacentro M quede por dea!o

del centro de gravedad" significa que la GM (altura metacéntrica)

es menor que 0.

c) Equilibrio Ini!erente: #uando el centro de gravedad coincide

con el metacentro; entonces podrás decir que GM es igual a 0.

CONCLUSIONES:

-e logro determinar la estabilidad del cuerpo flotante,

observándose que es inestable!

+uego se determino la distancia metacéntrica, centro de gravedad,

centro de empu%e!

RECOMENDACIONES

-e debe tomar las medias con vernier puesto que las estas

saldrían con mayor precisi#n!

-e debe tener muco cuidado al momento de colocar el cuerpoen el agua para tener unos me%ores resultados!

"I"LIO#RA$IA

E!a! Brun, a! *artinot < lagaede, %! *artieu ! *ecánica de fluidos

@ 9 ! Editorial labor s!a!

3scar miranda ! /ante campos a! *ecanica de fluidos e

idráulica





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