reporte 2 fluidos

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8/17/2019 Reporte 2 Fluidos http://slidepdf.com/reader/full/reporte-2-fluidos 1/14 1. INTRODUCCIÓN  Se determinó la fuerza hidrostática que sufre un cuadrante al estar parcialmente sumergido y totalmente sumergido. Además se calculó el centro de presión al que se da la fuerza y el momento teórico y experimental del agua, en ambas condiciones. Calculando finalmente el porcentaje de error entre el momento teórico y el experimental.  n el laboratorio se realizó el experimento, primero sumergiendo parcialmente el cuadrante, se ni!elo el depósito para que estu!iera en equilibrio. Se fue agregando agua constante por lo que el depósito se ni!elo utilizando diferentes pesos. Se tomaron cuatro alturas diferentes de agua. "uego se sumergió totalmente el cuadrante y se repitió el procedimiento tomando igualmente cuatro alturas del agua.

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8/17/2019 Reporte 2 Fluidos

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1. INTRODUCCIÓN

  Se determinó la fuerza hidrostática que sufre un cuadrante al estar parcialmente sumergido y totalmente sumergido. Además se calculó el centro de

presión al que se da la fuerza y el momento teórico y experimental del agua, enambas condiciones. Calculando finalmente el porcentaje de error entre elmomento teórico y el experimental.

  n el laboratorio se realizó el experimento, primero sumergiendo parcialmenteel cuadrante, se ni!elo el depósito para que estu!iera en equilibrio. Se fueagregando agua constante por lo que el depósito se ni!elo utilizando diferentespesos. Se tomaron cuatro alturas diferentes de agua. "uego se sumergiótotalmente el cuadrante y se repitió el procedimiento tomando igualmente cuatroalturas del agua.

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2. OBJETIVOS

General:

• #eterminar la fuerza del agua y el centro de presión sobre una superficie

parcialmente sumergida y en otra totalmente sumergida y encontrar elmomento de la fuerza del agua en ambos casos.

Específicos

$. #eterminar la fuerza que produce el agua sobre una superficie parcialmentesumergida y sobre una superficie totalmente sumergida.

%. #eterminar el centro de presión en una superficie parcialmente sumergida yen una superficie totalmente sumergida.

&. ncontrar el momento que produce la fuerza del agua sobre una superficieparcialmente sumergida y sobre una superficie totalmente sumergida.

'. #eterminar el porcentaje de error entre el momento teórico y elexperimental.

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. !"RCO TEORICO

$ El %arco &e'rico ser( a)re)a*o al final *el repor&e en la secci'n *e "ne+os

,. !"RCO -R"CTICO

,.1. SU-ERICIE TOT"/!ENTE SU!ERGID":

,.2. SU-ERICIE -"RCI"/!ENTE SU!ERGID":

  D"TOS C0/CU/OS

No. c%3  -eso

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6. DESCRI-CION DE/ ENS"8O

/or medio de un módulo para estudiar la fuerza hidrostática sobre superficiesplanas que se conforma de un cuadrante montado sobre un brazo de balanza alser sumergido en agua este experimenta una fuerza hidrostática en la cararectangular del corte, a su !ez existen fuerzas que en teor0a act1an sobre otrassuperficies del cuadrante pero que no generan un torque en dicho brazo debalanza. 2a que el brazo de balanza posee un contrapeso para mantenerlo enequilibrio se puede calcular la fuerza hidrostática que ejerce el agua en la cara

rectangular del cuadrante, esto se realiza gracias al sistema que posee el modulo,siendo este una balanza en el otro extremo se fueron colocando diferentes pesosgradualmente. #ebido que al colocar más peso a la balanza esta pierde elequilibrio, por cada masa que sumábamos se debió agregar más agua al módulohasta colocarlo de nue!o en equilibrio. n el estudio realizado se colocaron )masas y por ende con cada masa que se agregó, el ni!el del agua tambi3n seincrementó y se tomó cada medida en la !ariación de dicho ni!el. 4racias a estosdatos tomados experimentalmente podemos saber cuál es el momentoexperimental, ya que se sabe la magnitud del peso de los platillos y el largo delbrazo basculante. Aplicando formulas básicas como lo es la sumatoria de

momento, inercia, presión, fuerza hidrostática y algunas constantes ya conocidascomo el peso espec0fico del agua se procede a calcular el momento teórico omomento del agua, este puede ser obtenido ya que se calcula la fuerza que ejerceel agua en la cara rectangular y el centro de presión, para por ultimo ser comparado con el momento que denominamos experimental.

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9. EUI-O UTI/I;"DO:

• Cuadrante• 5razo 5asculante• Contrapeso 6ó!il• scala 4raduada• 7ál!ula de desag8e• /atas 9egulables• #eposito• /latillo con /esas

-ar&es *el %'*4lo:

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<. D"TOS DE /"BOR"TORIO

TOT"/!ENTE SU!ERGIDO

:o.

-eso )rf3 c%3

%1 %&( $(.)%2 %+( $$.'% %-( $%.$%, &%( $%.-%6 &)( $&.*

-"RCI"/!ENTE SU!ERGIDO

:o.

-eso )rf3 c%3

%1 %(.(( &.$(%2 )(.(( '.-(

% *(.(( ).(%, $((.(( +.-(%6 $&(.(( *.-(

7alor de a ;cm<= $(

7alor de = ;cm<= *

/eso espec0fico del agua;g>cm&<=

$

9adio interno Rin& ;cm<= $(

9adio externo Re+& ;cm<= %(#istancia " ;largo del

brazo< ;cm< =%.)

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>. C"/CU/OS

!UESTR" DE C0/CU/O:

>.1. To&al%en&e s4%er)i*a para la pri%er %e*i*a:

.$.$. #eterminación de altura al centro de gra!edad o centro geom3trico de lasuperficie plana=

hcg=hn−a

2

hcg 1=10.5−10cm

2=5.5cm

.$.%. #eterminación de la magnitud de la fuerza hidrostática=

 F agua=γ (hcgn ) A   A=a∗b,constante

 A=10 cm∗7cm=70cm2

constante

 F agua 1=(   1g

cm3 ) (5.5cm ) (70cm

2 )=385grf 

.$.&. #eterminación de la altura al centro de presión de la superficie planasumergida en el fluido aplicando la fórmula de inercia geom3trica=

hcp=  I  x

 A hcg

+hcg n  I  x=

  1

12ba

3 , constante

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10

¿¿

 I  x=  1

12(7)¿

hcp1=

  (583.33 cm4)

(70cm2)(5.5cm)+5.5cm=7.015 cm

.$.'. #eterminación de radio del agua, distancia desde el brazo basculante alpunto donde la fuerza hidrostática está concentrada=

 Ragua= Rext −hn+hcp n

 Ragua1= R ext −h1+hcp1

 Ragua1=20cm−(10.50cm )+7.015 cm=16.515 cm

.$.). #eterminación del momento teórico o momento que debido a la fuerzahidrostática y el radio del agua=

 M teorico o M aguan= F agua n∗ Ragua n

 M teorico o M agua1= F agua1∗ Ragua1

 M teorico o M agua1=385 grf ∗16.515 cm=6358.28grf ∗cm

.$.+. #eterminación del momento experimental que es el peso del platillo porel largo del brazo basculante=

 M experimentaln=W  platillon∗ L

 M experimental1=W  platillo1∗ L

 M experimental 1=230 grf ∗28.5cm=6555 grf ∗cm

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.$.*. #eterminación del porcentaje de error del momento teórico respecto delexperimental=

%Error=| M teorico− M experimental|

 M teorico

∗100

%Errorn=| M teoricon− M experimental n|

 M teorico n

∗100

%Error1=| M teorico1− M experimental 1|

 M teorico1

∗100

%Error1=|6358.28grf ∗cm−6555grf ∗cm|

6358.28grf ∗cm

  ∗100=3.09

NOT": Se utilizó el mismo procedimiento, y las mismas fórmulas para calcular enlas ' medidas restantes por esto se identifica en las formulas con la en3simamedida que ser0a la quinta y se detallan los resultados en la tabla de cálculos.

>.2. -arcial%en&e s4%er)i*o para la pri%er %e*i*a:

.%.$. #eterminación de altura al centro de gra!edad o centro geom3trico de lasuperficie plana=

hcg n=hn

2

hcg 1=3.1cm

2=1.55 cm

.%.%. #eterminación del área de las secciones sumergidas, ya que no esconstante se procederá a especificar que alturas se toman paraencontrar el área para las ) toma de datos=

 An=b∗hn

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 A1=b∗h

1

 A2=b∗h

2

 A3=b∗h

3

 A4=b∗h4

 A5=b∗h

5

 A1=7cm∗3.10cm=21.70 cm2

.%.&. #eterminación de la magnitud de la fuerza hidrostática, ya que el áreano es constante se demuestra como sustituir el área para cada uno=

 F agua=γ (hcg) A

 F agua 1=γ  (hcg n) A n

 F agua 1=(   1g

cm3 ) (1.55cm ) (21.70 cm

2 )=33.64 grf 

.%.'. #eterminación de la altura al centro de presión de la superficie plana

sumergida en el fluido aplicando la fórmula de inercia geom3trica=

hcp n=2

3hn

hcp1=2

3(3.10 cm )=2.07cm

.%.). #eterminación de radio del agua, distancia desde el brazo basculante alpunto donde la fuerza hidrostática está concentrada=

 Raguan=( Rext −hn+hcp n )=( Rext −hn

3 )

 Ragua1=(20cm−3.10 cm

3   )=18.97 cm

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.%.+. #eterminación del momento teórico o momento que debido a la fuerzahidrostática y el radio del agua=

 M teorico

o M aguan

= F agua n

∗ Ragua n

 M teorico o M agua1= F agua1∗ R agua1

 M teorico o M agua1=33.64 grf ∗18.97 cm=637.94 grf ∗cm

.%.*. #eterminación del momento experimental que es el peso del platillo porel largo del brazo basculante=

 M experimental n=W  platillon∗ L

 M experimental1=W  platillo1∗ L

 M experimental 1=20 grf ∗28.5 cm=570grf ∗cm

.%.. #eterminación del porcentaje de error del momento teórico respecto delexperimental=

%Error=| M teorico− M experimental|

 M teorico

∗100

%Error n=| M teoricon− M experimental n|

 M teorico n

∗100

%Error1=| M teorico1− M experimental1|

 M teorico1

∗100

%Error1=|637.94 grf ∗cm−570grf ∗cm|

637.94 grf ∗cm  ∗100=10.65

NOT": Se utilizó el mismo procedimiento, y las mismas fórmulas para calcular enlas ' medidas restantes por esto se identifica en las formulas con la en3simamedida que ser0a la quinta y se detallan los resultados en la tabla de cálculos.

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?. "N"/ISIS DE RESU/T"DOS:

?.1. "cerca *e la s4perficie &o&al%en&e s4%er)i*a:

n el experimento se logra obser!ar que a medida que aumentamos la altura, a laque la superficie está sumergida. l agua ejerce una mayor fuerza sobre dichaárea, pro!ocada por la presión hidrostática. ?ambi3n se logra percatar que elcentro de presión se encuentra a una mayor altura desde el extremo inferior de la

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superficie plana, cuando la profundidad se aumenta paulatinamente. sto implicaque el radio de acción de la fuerza es cada !ez menor si la altura del agua !a enaumento. n la tabla de resultados se comprueban estos efectos con facilidad.

/ara lograr un equilibrio en nuestro experimento, nos auxiliamos con contrapesos,los cuales fuimos !ariando, mediante el agua ejerc0a una mayor presión. #e estamanera nos basamos para encontrar nuestro momento teórico pro!ocado por unradio de acción perpendicular a cada peso, con una dirección contraria almomento experimental, ejercida por la fuerza hidrostática hasta un radio deacción, sobre la superficie plana sumergida en el agua. "os resultados muestranun error un poco mayor al & en los cálculos del experimento. Con estogarantizamos una muy peque@a discrepancia en las magnitudes que declaramosen las tablas de resultados.

?.2. "cerca *e la s4perficie parcial%en&e s4%er)i*a:

 A pesar de que en el cálculo de los primeros tres !alores existe un !alor de error considerablemente alto, esto si tomamos como referencia un error mayor del )como un !alor alto, podemos darnos cuenta de que la !ariación existente en elporcentaje de error se debe a dos causas principales=

/rimera, la toma de datos se realizó de una forma rápida y poco objeti!a en lasprimeras mediciones, ya que se estaba experimentando con el equipo de trabajo.

Segunda, la mala utilización de las herramientas de medición, ya que los primeros!alores medidos fueron realizados de una forma rápida, la lectura de dichos!alores no fue realmente la que las herramientas reflejaban.

 Aclarado y discutido este factor causante de la !ariación en el error, podemos !er que el porcentaje de error mantiene una l0nea constante a partir del cuarto !alor tomado, y persiste dicho comportamiento en la toma de !alores cuando lasuperficie se encuentra totalmente sumergida. #e este modo, podemos concluir que la práctica realizada en el laboratorio nos muestra un resultado satisfactoriodonde el margen de error es m0nimo, por lo tanto las ecuaciones utilizadas paraencontrar el !alor de la fuerza hidrostática son efecti!as, ya que se pudieroncomprobar experimentalmente.

[email protected]/IOGR"I":

• ranzini Boseph 5. innemores Bohn . ;%((-< Mecánica de fluidos con

aplicaciones en Ingeniería 9a. Edición. 6c4raD Eill Fnteramericana de spa@a.• GEF? , . ; %(( < “Mecánica de fluidos"  d. 6c4raD Eill

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• H??9, 6erle C. y Giggert, #a!id C. ;%((%<. Mecánica de fluidos, 3ª Ed .63xico. ?hompson, %((%. *+- p

• 5"?9I: /., 9afael. ;$--$< Introducción a la Mecánica de Fluidos. 5ogotá.6c4raD Eill Jniandes.

• /. 4erhart, 9. 4ross y B. Eochstein ;$--)<. Fundamentos de Mecánica de

Fluidos !ª Edición AdisonKGesley Fberoamericana

11. "NEAOS:

6arco teórico por integrante escrito a mano=