INFORME Nº 4.docx

E.P. INGENIERIA CIVIL UANCV

INFORME Nº 004 – 2016 II – UANCV Para

:

Ing. Osmar M. Velásquez Nayra (Docente del curso)

De

:

Jhon Edwin, Sucapuca Mamani (estudiante)

Asunto

:

kid para experiencias de hidrostática (informe)

Fecha

:

Juliaca, 03 de noviembre del 2016.

_______________________________________________________________ ___ Tengo a bien de dirigirme a Ud. con la finalidad de saludarlo cordialmente y a su vez hacerle el alcance del informe respectivo del tema: “APARATO PARA CALIBRAR MANOMETROS”,

Esperando que el informe a presentar sea de su total agrado, me despido.

Atentamente: KID PARA EXPERIENCIAS DE HIDROSTATICA 3

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Sucapuca Mamani Jhon Edwin

Presentación El kit para experiencias de hidrostática sirve para demostrarnos que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático, que depende del área de la superficie o altura de su baricentro medida desde la superficie libre. Los resultados experimentales pueden además ser comparados con los valores teóricos. Este kid sirve para realizar prácticas y experimentos sobre hidrostática.

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Kid para experiencias de hidrostática 1. MARCO TEÓRICO

El principio de Arquímedes

¿Cómo lo hacen los submarinos y los peces para permanecer quietos a cierta profundidad, sumergirse y emerger? ¿Por qué para los pájaros esto es imposible sin aletear? ¿Cómo funcionan los chalecos salvavidas? ¿Por qué flotan los témpanos de hielo? ¿Por qué las burbujas de aire en el agua, o de gas en las bebidas, siempre ascienden? Si colocamos sobre agua distintos objetos: madera, plástico, papel, clavos, cubos de hielo, un barquito de papel, etc., veremos que algunos flotan y otros se hunden. Pero esto no depende únicamente del material, también depende de la forma que este tenga. Si con un mismo trozo de plastilina construyes una bola y un disco ahuecado, verás que el primero se hunde mientras que el segundo flota. Por la misma razón un clavo de hierro se hunde y un barco, del mismo material, flota. Todas estas preguntas y los hechos señalados encuentran su explicación en el principio de Arquímedes.

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Este célebre principio se puede formular del siguiente modo: Sobre un cuerpo sumergido en un líquido actúa una fuerza, de abajo hacia arriba (el empuje), que es igual al peso del líquido desalojado. El análisis de la siguiente figura te ayudará a entender esto. Al sumergir la piedra el nivel del líquido sube, poniendo en evidencia el líquido desalojado por la piedra. Al mismo tiempo, es claro que los volúmenes de la piedra y el líquido desalojado son iguales. Ahora bien, el peso de este líquido, es decir, su masa multiplicada por la aceleración de gravedad, es igual a la magnitud de la fuerza que actúa sobre la piedra, de sentido opuesto al peso y que, por lo tanto, la haría sentir más liviana.

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Nadie sabe cómo Arquímedes llegó a esta conclusión, pero se conoce bien la leyenda según la cual el rey Herón de Siracusa encargó al genio averiguar si la corona de oro que le había hecho un orfebre, contenía todo el oro que le habían entregado para su fabricación. Según se dice, hizo el descubrimiento cuando se estaba bañando, y tan contento se puso que salió desnudo y con la corona en sus manos gritando por las calles de su ciudad “¡Eureka! ¡Eureka!...”, en señal de que había hallado la solución al problema. Ahora bien, lo interesante es comprender que el principio de Arquímedes es una consecuencia de la presión hidrostática. Para entender este punto sigamos el siguiente análisis ayudado por la figura 69. Allí se muestra un líquido de densidad D y sumergido en él un cuerpo cilíndrico de altura H y área A en su parte superior e inferior. Según [3], en la superficie superior la presión es P1 = Dgh1, donde h1 es la profundidad a que se encuentra dicha superficie. Igualmente, en la superficie inferior es P2= Dgh2. Arriba la fuerza producida por la presión actúa hacia abajo y la de abajo actúa hacia arriba, siendo mayor esta última dado que h2 > h1.

Los valores de estas dos fuerzas deben ser F1 = P1A y F2 = P2A, respectivamente, con lo cual la fuerza total resultante a la presión que aplica el fluido, ya que las fuerzas laterales se anulan, es: F = F2 – F1; Es decir, F = (P2 – P1)A, O bien, F = (Dgh2 – Dgh1)A; Lo que se puede escribir como: KID PARA EXPERIENCIAS DE HIDROSTATICA 7

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F = Dg(h2 – h1)A = DgHA;

Pero como el volumen del cilindro, y también el del líquido desalojado, es V = HA, encontramos que la fuerza que actúa hacia arriba y corresponde al empuje E es: E = DgV Como la masa del líquido desalojado es, según [1], m = DV, El empuje corresponde a E = mg, que es el peso del líquido desalojado. Así, hemos demostrado, gracias a las matemáticas, el principio de Arquímedes. No es muy difícil comprender que este es un resultado general; es decir, no depende de la forma del cuerpo que esté sumergido.

2. EL EQUIPO El kit está formado por: 

Un recipiente de plexiglás transparente dotado de toberas acopladas con mangueras con sus respectivas llaves para la alimentación y la descarga del líquido.

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Tobera de descarga Tobera de alimentación



Regla métrica para la detección de la superficie libre del agua lo cual debe marcar lo mismo que la regla vertical para que la balanza este nivelado y es por lo cual estas reglas métricas son muy importantes pues ayudan más rápido la nivelación de la balanza.



Dispositivos para el apoyo de la balanza. Se trabaja mayormente con dos contrapesos uno extraíble y el otro no pues este se mueve con una perilla ubicada al extremo de la balanza

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Perilla

El recipiente está apoyado directamente sobre el banco base H89.8D o bien de fuente externa.

3. FUNCIONES DEL KID Permite el estudio del comportamiento de un flotador y de los factores que determinan su estabilidad. Un flotador de forma rectangular flota sobre el agua y posee un árbol que tiene un contrapeso el cual suministra sobre la escala graduada, la inclinación del mismo. Se verificará que la inestabilidad se obtiene cuando baricentro y metacentro están a la misma altura. Los resultados experimentales pueden además ser comparados con los valores teóricos. Esto se produce gracias a la función del empuje hidrostático lo cual lo realizaremos en el siguiente trabajo de laboratorio. Este comportamiento lo veremos al suspender o colocar fuerzas ala balanza. Construido en plexiglás transparente y material inoxidable, este kit Permite realizar las siguientes experiencias: Estabilidad de un cuerpo flotante El aparato permite el estudio de la estabilidad de un cuerpo flotante. Un cuerpo flotante de forma rectangular lleva un pequeño árbol con un contrapeso que indica su inclinación en una escala graduada. Su baricentro puede ser desplazado al fin de verificar los efectos sobre la disposición y las condiciones de estabilidad. Determinación de la altura metacéntrica – Centro de presión

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La determinación de la altura metacéntrica se obtiene con el análisis gráfico de los ángulos de inclinación del cuerpo flotante variando la posición del baricentro. La determinación de la posición del centro de presión se obtiene fácilmente gracias a un sector coloidal.

4. PASOS PARA REALIZAR UN ENSAYO CON EL KID DE ENPUJE HIDROSTATICO

Regulador potencióm etro

10 cm

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Encender el motor con el interruptor principal; regular la potencia del motor entre 1200-1300 rpm con el regulador potenciómetro, aproximadamente hasta llenar el recipiente a ¾ partes de la cara de la balanza cuya cara cuenta con las medidas de 10cm * 10cm.

Colocar los pesos de apoyo en la balanza y luego nivelar cuidadosamente según el nivel de burbuja ubicada en la balanza. Al colocar el segundo apoyo este queda fijo y trabajamos solo con el primer apoyo lo cual lo haremos recorrer con la perilla que está en el extremo de la balanza. KID PARA EXPERIENCIAS DE HIDROSTATICA 11

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Al nivelar nos ayuda mucho las reglas métricas horizontal ubicada en la parte alta de la balanza y la regla métrica vertical ubicada en una cara del recipiente, puesto que si lo colocamos en la misma longitud la balanza estará nivelada con más facilidad y rapidez.

5. OBSEVACIONES   

Para un óptimo trabajo solo una persona debe de usar el equipo. No debemos aglomerarnos cerca del equipo para mayor satisfacción. Deben de haber pocos estudiantes para que así el ingeniero pueda exponer sobre el equipo.

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CONCLUCIONES La finalidad de la prueba es demostrar que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático, que depende del área de la superficie, el volumen y de la altura de su baricentro medida desde la superficie libre. Note como los puntos experimentales se alejan bastante de los puntos teóricos; esto se debe fundamentalmente a los errores de forma del cuerpo por lo que el empuje de flotabilidad (empuje de Arquímedes) no resulta perfectamente equilibrado. Más allá de demostrar y observar es aprender el procedimiento y quitarnos las dudas siempre en cuanto preguntando al docente.

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