cuerpo sumergido (mecanica de fluidos)

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CUERPO SUMERGIDO. Para entender mejor este concepto es necesario conocer el principio de Arquímedes. "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado". Un cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posición original después de habérsele girado un poco alrededor de un eje horizontal. Las condiciones para la estabilidad son diferentes, dependiendo de si el cuerpo esta completamente sumergido o se encuentra flotando. Un ejemplo claro son los submarinos y los globos climatológicos ya que son dos tipos de cuerpos que se encuentran completamente sumergidos en un fluido. Es importante para este tipo de objetos, permanecer en una orientación especifica a pesar de la acción de las corrientes o de las fuerzas de maniobra. Condición de la estabilidad para cuerpos sumergidos. Otro concepto muy importante es este, en el cual la condición para la estabilidad de cuerpos completamente sumergidos en un fluidos es que el centro de gravedad del cuerpo debe estar por debajo del centro de flotabilidad. El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen del fluido desplazado, y es a través de este punto como se actúa la fuerza boyante en dirección vertical.

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CUERPO SUMERGIDO.Para entender mejor este concepto es necesario conocer el principio de Arqumedes."Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado".

Un cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posicin original despus de habrsele girado un poco alrededor de un eje horizontal. Las condiciones para la estabilidad son diferentes, dependiendo de si el cuerpo esta completamente sumergido o se encuentra flotando. Un ejemplo claro son los submarinos y los globos climatolgicos ya que son dos tipos de cuerpos que se encuentran completamente sumergidos en un fluido. Es importante para este tipo de objetos, permanecer en una orientacin especifica a pesar de la accin de las corrientes o de las fuerzas de maniobra.Condicin de la estabilidad para cuerpos sumergidos.Otro concepto muy importante es este, en el cual la condicin para la estabilidad de cuerpos completamente sumergidos en un fluidos es que el centro de gravedad del cuerpo debe estar por debajo del centro de flotabilidad. El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen del fluido desplazado, y es a travs de este punto como se acta la fuerza boyante en direccin vertical. El peso del cuerpo acta verticalmente hacia abajo a travs del centro de gravedad.

A continuacin en la siguiente figura se presenta la forma aproximada de la seccin transversal del vehculo.

La seccin circular es un cilindro hueco que sirve como cabina para la tripulacin y como almacn para el instrumental delicado. La seccin rectangular que se encuentra en el fondo contiene bateras pesadas y otro tipo de equipo duradero. Con esta contribucin de peso y volumen. El centro de gravedad (cg) y el centro de flotabilidad (cb) estn localizados aproximadamente como se muestra en la figura (a).E la figura (b) se muestra la accin de la fuerza boyante y del peso necesaria para producir un par que tiende a girar el vehculo de regreso a su posicin original despus de haber sido desplazado ligeramente. En consecuencia, el cuerpo es estable. En la figura (c) se muestra lo que sucedera si la configuracin estuviera al contrario de lo que representa la figura (a).si el centro de gravedad y el centro de flotabilidad de un cuerpo coinciden (cuerpo solido), el peso y la fuerza boyante actan a travs del mismo punto, sin que se produzca el par. En este caso el cuerpo tendra una estabilidad neutral y permanecera en cualquier orientacin en la que se colocara, con respecto a un eje horizontal.Como podemos entender esto, Bueno al ir introduciendo el cuerpo en el lquido se va desalojando paulatinamente un volumen de lquido igual al volumen que se va introduciendo del cuerpo y es as como un volumen sustituye al otro. Cuando el lquido reacciona contra esa intromisin empujando al cuerpo con la misma fuerzaque utilizaba para mantener al lquido que estaba all (en el lugar que ocupa ahora el cuerpo), lafuerza de empujeesigualalpeso del lquido desalojado(el que estaba all). Es por eso que el cuerpo se sumerge hasta que el empuje del lquido iguala el peso que tiene el cuerpo en el vaco. Ya que el empuje no depende ni del tamao del recipiente donde est sumergido el objeto ni de la profundidad a que se encuentre el cuerpo, tanto en el ocano como en un lago este ser igual, siempre y cuando tengan agua de la misma densidad, y de igual manera ser a 20m que a 40 m de profundidad. A grandes profundidades la densidad aumenta y el empuje sera mayor, entonces el volumen de lquido desalojado es igual al volumen del cuerpo sumergidoPeso del lquido desalojado= Por lo tanto: de esta manera CUERPO PARCIALMENTE SUMERGIDO.La condicin para la estabilidad de cuerpos sumergidos flotantes es diferente de la de los cuerpos que se encuentran completamente sumergidos. Se puede entender esto analizando la siguiente figura mostrada a continuacin, en la que se muestra la seccin transversal aproximada de casco de un barco.

En la parte (a) de la figura, el cuerpo flotante esta en su orientacin de equilibrio, y el centro de gravedad (cg) se encuentra por encima del centro de flotabilidad (cb). A la recta vertical que pasa por estos dos puntos se le conoce como eje vertical del cuerpo. En la figura (b) se muestra que si se gira el cuerpo ligeramente con respecto a un eje horizontal, el centro de flotabilidad se desplaza a una nueva posicin debido a que la geometra del volumen desplazado se ha modificado. La fuerza boyante, y el peso, ahora, producen un par de rectificacin que atiende a regresar al cuerpo a su orientacin original. As pues el cuerpo es estable.Con el fin de establecer la condicion de estabilidad de un cuerpo flotante, debemos definir un nuevo termino: Metacentro. Que se define como el punto de interseccin del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posicion de equilibrio y la recta vertical de un cuerpo cuando se encuentran en su posicion de equilibrio y la recta vertical que pasa por la nueva posicion del centro de flotabilidad cuando el cuerpo es girado ligeramente.Un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad esta por debajo del Metacentro.

BIBLIOGRAFIA.1-) Mecnica de fluidos aplicada, Mott RobertL. Cuarta edicin. Editorial Prentice-Hall.Pag, 124-128. (google, libros).