Flotabilidad y estabilidad

Universidad Técnica de Machala Unidad Académica de Ingeniería Civil Carrera de Ingeniería Civil Consulta Bibliográfica de Mecánica de Fluidos Tema: Flotabilidad y Estabilidad Objetivo: Conceptualizar temas de flotabilidad y estabilidad mediante la investigación bibliográfica para cultivar conocimiento en el marco teórico y la resolución de un ejercicio con fórmulas siguiendo un procedimiento.

Introducción: Cuando un cuerpo está en un rodeado en un ambiente líquido experimenta una fuerza de flotación de abajo hacia arriba, el cual ayuda al cuerpo a estar en suspensión del líquido que lo rodea, la fuerza de flotación es el producto del peso específico del fluido y el volumen del líquido desplazado por el cuerpo. Esta fuerza de flotación tiene gran importancia, sobre todo en diferentes tipos de embarcaciones y submarinos, en estos medios de transporte acuático además de la fuerza de flotación y su importancia existe un fenómeno que determina la posición del cuerpo sumergido el cual es la estabilidad del cuerpo, que es la capacidad del cuerpo para regresar a su posición original después de inclinarse con respecto al eje horizontal del mismo cuerpo. La fuerza de flotación y su condición de estabilidad que experimenta las embarcaciones o los submarinos, son los que ayudan a la elaboración de un buen diseño que permite dar seguridad y estabilidad del cuerpo antes las fuerzas externas que experimenta.

Desarrollo: -

Principio de Arquímedes

Mientras Arquímedes buscaba la manera de resolver un dilema propuesto por el rey Herón y su corona de oro, se percató que mientras se bañaba en una tina observó cómo el agua se desbordaba y se derramaba, y postuló la siguiente conclusión, “Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado”. (profesorenlinea) Casos de cuerpos sumergidos En un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas, el peso que actúa de manera vertical hacia abajo y el empuje que actúa de manera vertical hacia arriba. Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su peso específico

a

b)

c

 Caso a), el cuerpo se hunde porque el peso es mayor que el empuje (P>E) o sea que el peso específico del cuerpo es mayor que el del fluido.  Caso b), el cuerpo no se hunde ni emerge (P=E) debido a que el peso específico del cuerpo y del líquido son iguales.  Caso c), el cuerpo flota en la superficie del líquido (P Ycg es estable, si Ymc < Ycg es inestable.

Ejercicios de Aplicación 1.) Determinar si la corona del rey Herón era en realidad oro puro, si la corona pesada en el aire 3.20 kgf (31.4 N) y en el agua pesaba 2.95 Kgf (28.9 N), la densidad del oro es de 193000 kg/m^3, peso específico del agua 1000 kg/m^3, gravedad 9.81 m/s^2

Autor: Angel Pacho Cruz Cuarto semestre “B”

Docente: Ing. Freddy Leonardo Espinoza Fecha de entrega: jueves 25 de junio 2015

Universidad Técnica de Machala Unidad Académica de Ingeniería Civil Carrera de Ingeniería Civil Consulta Bibliográfica de Mecánica de Fluidos

Ilustración 1 Gráfico hecho en Vectorworks el planteamiento del problema

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La corona no es de oro puro, ya que las densidades no concuerdan 2.) Un bloque cilíndrico de madera mide 1 m de diámetro y 1 m de largo .Tiene un peso específico de 8 KN/m ¿Flotará de manera estableen el agua dulce, con su eje en posición vertical?

Autor: Angel Pacho Cruz Cuarto semestre “B”

Docente: Ing. Freddy Leonardo Espinoza Fecha de entrega: jueves 25 de junio 2015

Universidad Técnica de Machala Unidad Académica de Ingeniería Civil Carrera de Ingeniería Civil Consulta Bibliográfica de Mecánica de Fluidos ∑ Despegar h: (

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Conclusiones: Se ha contextualizado temas de flotabilidad y estabilidad en un cuerpo que un ambiente líquido para ello se resolvió el problema de flotabilidad de la corona del Rey Herón haciendo un gráfico en un CAD del problema y según los datos del problema se procedió a resolver, obteniendo que la corona no era de oro puro. Para el segundo problema se obtuvo que el cuerpo tiene una inestabilidad de flotación y que su Ymc en menor que el Ycg. Con estos ejercicios de aplicación se recalca la importancia de la flotabilidad y estabilidad de los cuerpos en la rama de ingeniería.

Bibliografía: Merle C. Potter, D. C. (s.f.). Mecánica de fluidos Ciencias e Ingeniería. 2002: Thomson. Mott, R. (2006). Mecánica de Fluidos . En R. Mott, Mecánica de Fluidos (págs. 123 - 136). México: PEARSON. profesorenlinea. (s.f.). Obtenido http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm

de

Schlumberger Excellence in Education Development (SEED), Inc. (s.f.). Schlumberger Excellence in Education Development . Obtenido de http://www.planetseed.com/es/mathsolution/flotacion-y-estabilidad-estabilidad-ycentro-de-flotabilidad

Autor: Angel Pacho Cruz Cuarto semestre “B”

Docente: Ing. Freddy Leonardo Espinoza Fecha de entrega: jueves 25 de junio 2015