Lab 6 de Mecanica de Fluidos

 

 

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS LABORATORIO 6 CENTRO DE PRESION EN UNA SUPERFICIE PLANA

DEXI ANALID CORDOBA CHAMORRO  ANGIE PAOLA PAOLA DEL C CASTILLO ASTILLO BASTIDA BASTIDAS S JESUS HOVEIMAR LÓPEZ  ANA MARIA ZAMBRANO ORTEGA

HERNAN JAVIER GOMEZ ZAMBRANO

FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL

SAN JUAN DE PASTO, ABRIL DE 2018

 

CONTENIDO 1.

INTRODUCCIÓ INTRODUCCIÓN N ........................................................................................................ 4

2.

OBJETIVOS ............................................................................................................... 4

3. MATERIALES – EQUIPOS- DESCRIPCION .............................................................. 5 4.

FUNDAMENTO TEÓRICO ......................................................................................... 6 4.1. 4.2.

SUPERFICIES INCLINADAS .............................................................................. 7 CENTRO DE PRESION....................................................................................... 7

4.3.

FORMULAS RELATIVAS AL ENSAYO.............................................................. 8

4.3.1.

FUERZA DE PRESION HIDROSTAT HIDROSTATICA ICA TEORICA (Ft) ............................. 8

4.3.2.

FUERZA DE PRESION HIDROSTAT HIDROSTATICA ICA EXPERIMENTAL (  ............ 9

4.3.3.

PORCENTAJE DE ERROR (E%)................................................................. 9

4.3.4.

PROFUNDIDA PROFUNDIDAD D AL CENTRO DE PRESIÓN TEÓRICA (Ycp) .................... 9

4.3.5.

PROFUNDIDA PROFUNDIDAD D AL CENTRO DE PRESIÓN TEÓRICA (Yexp) .................. 9

4.4. 5.

APLICACIÓN EN LA INGENIERIA ................................................................... 10

DESARROLLO DEL EXPERIMENTO ...................................................................... 10 5.1.

PROCEDIMIENTO ............................................................................................ 10

5.2.

TOMA DE DATOS............................................................................................. 11

5.3.

PROCESAMIENTO DE DATOS ........................................................................ 13

5.4.

PRESENTACION DE DATOS ........................................................................... 16

6.

ANÁLISIS DE RESULTADOS.................................................................................. 18

7.

CONCLUSIONES..................................................................................................... 19

8.

RECOMENDACION RECOMENDACIONES ES............................................................................................. 19

9.

BIBLIOGRA BIBLIOGRAFIA FIA ........................................................................................................ 19

 

TABLA DE FIGURAS FIGURA 1.- MATERIAL MATERIALES ES ................................................................................................ 6  FIGURA 2.- NOTACIÓN PARA LA FUERZA DE UN LÍQUIDO EN UN LADO DE UN PLANO INCLINADO. ......................................................................................................... 7  FIGURA 3.-  3.- ESQUEM ESQUEMA A LATERAL DEL TOROIDE DEL ENSAYO. ................................... 8  FIGURA 4.- Embalse de Chuza y represa de Betania Huila (Colombia). (tomado de “EL TIEMPO”) ........................................................................................................................ 10  FIGURA 5.- MEDIDA MEDIDAS S DE LA SECCION TRAPEZOIDA TRAPEZOIDAL. L. .............................................. 10  FIGURA 6.- NIVELAC NIVELACION ION DE LA BARRA OSCILAN OSCILANTE. TE. ................................................. 11  FIGURA 7.- COLOCAC COLOCACION ION DE PESOS. ......................................................................... 11  

TABLA 1.- DESCRIPC DESCRIPCION ION DE EQUIPO EQUIPOS S DE LABORA LABORATORIO. TORIO. ....................................... 5   TABLA 2.- REGISTRO DE DATOS LEÍDOS, SECCIÓN TRIANGULAR. ........................ 12  TABLA 3.- REGISTRO DE DATOS LEÍDOS, SECCIÓN TRIANGULAR. ........................ 12  TABLA 4.- REGISTRO DE DATOS LEIDOS, SECCION TRAPECIO.............................. 13  TABLA 5.- REGISTRO DE DATOS LEIDOS, LEIDOS, SECCION TRIAN TRIANGULAR. GULAR. ....................... 13  TABLA 6.- AREA, 6.- AREA, MOMENTO MOMENTO DE IN INERCIA ERCIA Y DI DISTANCIA STANCIA DEN DENTRO TRO DIAGRA DIAGRAMA MA DEPRESIONES. .............................................................................................................. 14  DEPRESIONES. TABLA 7.- RESULTADO RESULTADOS S DE LA APLICACI APLICACION ON DE LA TABLA 6................................... 14  TABLA 8.- REGISTRO DE FUERZAS Y DISTANCIA DISTANCIAS. S. .................................................. 17  TABLA 9.- REGISTRO DE FUERZAS Y DISTANCIA DISTANCIAS S ................................................... 17  TABLA 10.- PRESENTA PRESENTACION CION DE DATOS. .................................................................... 18 

 

 

LABORATORIO 6  CENTRO DE PRESION EN UNA SUPERFICIE PLANA 

1. INTRODUCCIÓN La rama de la física que estudia los fluidos, recibe reci be el nombre de mecánica de fluidos, la cual a su vez tiene dos vertientes: La estática de fluidos estudia las condiciones de equilibrio de los fluidos fl uidos en reposo, y cuando se trata solo de líquidos, se denomina denomin a hidrostática. hidrostáti ca. Para múltiples disciplin disciplinas as de la ingeniería es importante tener en cuenta el estudio de los líquidos en reposo; e hidrodinámica, la cual se centra en los fluidos en movimiento. hidrostática   que es la parte de la Para este laboratorio nos centraremos en la hidrostática hidráulica que estudia el equilibrio de los líquidos en estado de reposo. En estas circunstancias, al loser la velocidad, cortantes (tangenciales). Por tantonula el centro de presión no es elexisten punto deesfuerzos un plano en el que puede asumirse que el empuje total del fluido actúa en dirección normal al plano. El tanque cuadrante del banco de pruebas hidráulicas permite medir directamente el momento debido al empuje total del fluido sobre una superficie plana total o parcialmente sumergida y compararlo con el análisis teórico. Estudiemos el caso en que es válida la ley hidrostática, es decir, el líquido se encuentra sometido solamente al efecto de la gravedad. Es posible distinguir varios casos que dependen de la geometría de la superficie estudiada: superficies planas e inclinadas y superficies curvas. En esta guía se estudiará solamente los casos de las superficies planas rectangulares, inclinadas y verticales. 2. OBJETIVOS   Determinar la fuerza de presión hidrostática teórica sobre superficies planas.   Determinar la fuerza de presión hidrostátic hidrostática a experimental sobre superficies planas.   Determinar la posición del centro de presión teórico en la cara frontal del toroide.   Determinar la posición del centro de presión experimental en la cara frontal del toroide. − Calcular el porcentaje de error entre los valores teóricos y experimentales tanto de la fuerza de presión como del centro de presión.  presión.   







 

 

3. MATERIALES – EQUIPOS- DESCRIPCION TABLA 1: DESCRIPCIONDEEQUIPOSDELABORATORIO.

 A P A R A TO D E P R E S IO N H I D R O ST A T I C A

El aparato de presión hidrostática permite determinar la fuerza ejercida por el agua en las caras sumergidos del toroide, estas fuerzas hacen que el cuerpo entre en equilibrio entre la carga y la fuerza d empuje  P I E DE DE R E Y

es un instrumento de medición, principalmente de diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito industrial.

R E C I PI E N T E S Y LI QUI QUID DO INCOMPRESIBLE

Permiten realizar el control de la muestra de fluido en los diferentes aparato de laboratorio. T OR OR O I D E C O N D IF IF E R E N T E F O R MA MA S GE O ME ME T R I C A S

Estos elementos elemtnos permiten al ser dispuestos sobre el aparato de presion hidrostatica soportar lo empujes del agua, permitiendo equilibra las cargas.

 

BAR RAS DE DIF FE E R E N TE TE S  MA S A S

Son aquellas que permiten el centro de la fuerza ejercida por la columna de agua en el aparato de pacal

  R E GLA P A R A ME D I R LOGI LOGI T U UD D  S UME R G ID A TOR OI DE

Permite determinar la longitud sumergida del torodide, requerida para determinar el area de aplicación de la fuerza de presion de cariño.

 MA NG UE R A P L A S TI C A

Elemento de paso de agua, requerida para desarroolo del experiemnto de prefdsion hidrostaica, FIGURA 1: MATERIALES MATERIALES  

4. FUNDAMENTO TEÓRICO Puesto que los fluidos no pueden aplicar fuerza, ni tampoco recibirla y sólo es posible éste hecho si la fuerza se aplica sobre una superficie, se hace necesario entonces considerar una nueva magnitud, la presión, la cual se define por la interacción de las fuerzas hidrostáticas asociadas a superficies sumergidas.  Así mismo, teniend teniendo o en cuenta la variación de la presión a través de un fluido, es posible reemplazar las fuerzas distribuidas por la acción de un fluido sobre un área finita de área por una fuerza resultante, result ante, en lo que respecta a las reacciones externas al sistema de fuerzas. A continuación continua ción se presenta la magnitud de la fuerza resultante resul tante y su línea de acción (centro de presión).

 

4.1.

SUPERFICIES INCLINADAS En la figura 1 se indica una superficie plana por l a línea A’B’. Esta se encuentra inclinada θ° desde la horizontal. La intersección del plano del área y la superficie

libre se toma como el eje x. el eje y se toma en el plano del área y la superficie libre. El área inclinada arbitraria entre en el plano xy. Lo que se busca es la magnitud, dirección y la línea de acción de la fuerza resultante debida al líquido, que actúa sobre un lado del área. La magnitud de la fuerza δF que actúa sobre un elemento con área δA en forma de banda con espesor δy con sus bor des des largos horizontales es:

δF = pδA = γhδA = γys γysenθδA

[1]

Debido a que todas estas fuerzas elementales son paralelas, la integral sobre el área es la magnitud de la fuerza F, que actúa sobre un lado del área.

 = ∫   = γse γsenθ nθ ∫    = γsenθ A = γħ γħA A =   

[2]

FIGURA 2: NOTACIÓN PARA LA FUERZA DE UN LÍQUIDO EN UN LADO DE UN PLANO INCLINADO. con las relaciones tomadas en la figura 1: senθ = ħ y  = γħ la presión en el centroide del área. En palabras, la magnitud de la fuerza ejercida en uno de los lados del área plana sumergida en un líquido es el producto del área por la presión en su centroide. En esta forma, se debe notar que la presencia de una superficie libre no es necesaria. Para determinar la presión en el centroide cualquier medio se puede utilizar. [1] 4.2.

CENTRO DE PRESION La línea deenacción de la conocido fuerza resultante tiene sudepunto de aplicación sobre la superficie un punto como centro presión, con coordenadas

 

(  ,  ) . A diferencia de lo que ocurre en una superficie horizontal, el centro de

presión de una superficie inclinada no se encuentra en el centroide. Para encontrar el centro de presión, se igualan los momentos de la resultante    y    al momento de las fuerzas distribuidas alrededor de los ejes y e x, respectivamente, por consiguiente el centro de presión se calcula con la fórmula 3. [1]  [1]  [3] Ycp =  + Yb  Donde:

∗

Ycp: Centro de presión. Io: Segundo momento de área alrededor de su eje centroidal

horizontal. Yb: distancia al centroide de área desde el eje de referencia.  A: área total. total. 4.3.

FORMULAS RELATIVAS AL ENSAYO  A continuación continuación se presen presentan tan las formulas a aplicar en el procesamie procesamiento nto de datos, para el cálculo de la presión hidrostática (teórica y experimental), centro de presión (teórica y experimental) y el porcentaje de error correspondiente.

FIGURA 3: ESQUEMA LATERAL DEL TOROIDE DEL ENSAYO.

4.3.1. FUERZA DE PRESION HIDROSTATICA TEORICA (Ft) Se calcula con el producto entre el peso específico del líquido, la profundidad del centro de gravedad de la superficie y el área sumergida, y se define como la fuerza aplicada sobre una superficie plana por parte de un fluido.

Ft =  ∗ YYbb ∗ A   Donde:

[4]

 

 : Peso específico del agua, (gr/cm 3). : Profundidad al centroide del área de la sección sumergida, (cm).  A: Área de la sección sumergida 4.3.2. FUERZA DE PRESION HIDROSTATICA EXPERIMENTAL (   ∗ Fexp = −D  

[5]

Donde: W: Peso aplicado, (gr). Z: Distancia a la que se colocan los pesos, (cm). R: Radio del toroide, (cm). D: Distancia del centro de gravedad del diagrama de presiones, (cm) 4.3.3. PORCENTAJE DE ERROR (E%)

E%=

− ∗100  

[6]

NOTA:  Si el valor de “Fexp” es mayor que “Ft” se invierten los valores de la fórmula. NOTA: 4.3.4. PROFUNDIDA PROFUNDIDAD D AL CENTRO D DE E PRESIÓN TEÓRICA (Ycp)  Ycp = ∗ + Yb 

[7]

Donde Io: Momento de inercia de la superficie respecto al eje que pasa por el centro de gravedad Yb: Profundidad al centroide del área de la sección sumergida  A: Área de la sección sumergida sumergida..

4.3.5. PROFUNDIDA PROFUNDIDAD D AL CENTRO D DE E PRESIÓN TEÓRICA (Yexp)

Ycexp = ht ∗

−∗ − ∗   

Donde ht: Altura total de la lámina de Agua.

[8]  [8] 

 

 

Ycexp = ht ∗

4.4.

R  W ∗ Z   Fexp

APLICACIÓN EN LA INGENIERIA La estática de fluidos es de gran importancia en la ingeniería, puesto que le facilita al ingeniero el cálculo de las fuerzas ejercidas por los fluidos con el fin de poder diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen. La hidráulica es una aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que funcionan con líquidos. Resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas.

FIGURA 4: Embalse de Chuza y represa de Betania Huila (Colombia). (tomado de “EL TIEMPO”)  5. DESARROLLO DEL EXPERIMENTO EXPERIMENTO   5.1. PROCEDIMIENTO 5.1.1. Se toman las medidas de la sección geométrica que en nuestro caso se trató del trapecio.

FIGURA 5: MEDIDAS DE LA SECCION TRAPEZOIDAL.

 

5.1.2. Se acopla el toroide a la barra vertical vert ical asegurándola con los tornillos torni llos y se la coloca en nivel de equilibrio, corriendo la masa que se encuentra en el eje horizontal hasta equilibrar el “ojo de pollo”.

En esta condición la barra oscila sobre el eje y se forma el radio del toroide y tomamos su valor.

FIGURA 6: NIVELACION DE LA BARRA OSCILANTE. 5.1.3. Se procede a colocar pesos en el platillo de la balanza, como se desnivela, añadimos agua para lograr su equilibrio. Lo anterior con ayuda del ojo de pollo. Una vez nivelado, se toma lectura del nivel del agua.

FIGURA 7: COLOCACION DE PESOS. 5.1.4. El anterior proceso se repite para 6 ensayos con diferentes pesos. Y también para las diferentes figuras geométricas que se usaron de estudio. 5.2.

TOMA DE DATOS

 

De acuerdo con el anterior procedimiento desarrollado en el laboratorio, se pudo obtener los datos que se presentan en las siguientes tablas para cada una de las formas de las secciones.

TABLA 2: REGISTRODEDATOSLEÍDOS,SECCIÓNTRIANGULAR.

Ensayo de Centro de Presión en una Superficie Plana  (Grupo 1) 1

2 3 4 TEMPERATURA DE ENSAYO: 18°C RADIO BASE ALTURA DISTANCIA TOROIDE [cm] [cm] [cm] [cm]

11.5 10 NUMERO DE ENSAYO Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

20.5 PESO [gr] 16.4 24.6 44.6 71.1 97.6 150.6

30.5 ALTURA [cm] 4.5 5.5 6.95 8.5 9.8 11.6

TABLA 3: REGISTRODEDATOSLEÍDOS,SECCIÓNTRIANGULAR.

Ensayo de Centro de Presión en una Superficie Plana. (Grupo 2) 1

2 3 4 TEMPERATURA DE ENSAYO: 18°C RADIO DISTANCIA BASE ALTURA TOROIDE Z [cm] [cm] [cm]

[cm]

7.2 10.2 NUMERO DE ENSAYO Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4

21.5 PESO [gr] 24.6 49.2 89.2 142.2

30.5 ALTURA [cm] 3.2 4.5 6.2 8.0

Ensayo Ensayo 5 6

215.2 334.7

9.9 13.0

 

  TABLA 4: REGISTRODEDATOSLEIDOS,SECCIONT TOSLEIDOS,SECCIONTRAPECIO. RAPECIO.   4 : REGISTRODEDA Ensayo de Centro de Presión en una Superficie Plana  (Grupo 3) 1

2

BASE MAYOR [cm]  7.2

3

4

5

RADIO TOROIDE [cm] 

DISTANCIA [cm] 

Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4

20.2 PESO [gr] 28.2 54.7 74.7 101.2

30.5 ALTURA [cm] 3.7 5.12 6.0 7.1

Ensayo 5 Ensayo 6

161.2 214.2

9.3 12.02

BASE ALTURA MENOR [cm] [cm]  4.0

9.6

NUMERO DE ENSAYO

TABLA 5: REGISTRODEDA REGISTRODEDATOSLEIDOS, TOSLEIDOS, SECCIONTRIANGULAR.  SECCIONTRIANGULAR.  Ensayo de Centro de Presión en una Superficie Plana (Grupo 4) 1

2 3 4 TEMPERATURA DE ENSAYO: 18°C RADIO BASE ALTURA DISTANCIA TOROIDE [cm] [cm] [cm] [cm]

11.8 10.1 NUMERO DE ENSAYO Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5

20.5 PESO [gr] 16.4 32.8 52.8 92.8 147.5

30.5 ALTURA [cm] 4.8 6.1 7.4 9.3 11.1

5.3. PROCESAMIENTO DE DATOS 5.3.1. Para el procesamiento de datos es necesario contar con el área, el momento de inercia y la distancia del centro de gravedad del diagrama de presiones de las

 

diferentes formas de las secciones trabajadas (rectangular, triangular y trapezoidal). Para dicho cálculos se tiene en cuenta la Tabla 4.

AREA,MOMENTODEINERCIAYDISTANCIADENTRODIAGRAMADEPRESIONES.  TABLA 6: AREA,MOMENTODEINERCIAYDISTANCIADENTRODIAGRAMADEPRESIONES. 

5.3.2. En definitiva, los resultados finales a estas ecuaciones se consignan en la Tabla 7. TABLA 7: RESULTADOSDELAAPLICACIONDELATABLA6.  RESULTADOSDELAAPLICACIONDELATABLA6. 

Grupo 1 1 N° de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo4 Ensayo5 Ensayo 6

2 Yb [cm]

1,5000 1,8333 2,3166 2,83333 3,2666 3.3333

3  AREA [cm2]

11,6437 17,3937 27.7739 41.5437 55.2230 57.5000

4 Io

5 D

[cm4]

[cm]

13,0992 29,2311 74.5304 166.7519 294.6453 319.4444

2,2500 2,7500 3,4750 4,2500 4,9000 5,0000

Resultados de la Aplicación de la Tabla 6. Grupo 2 1 N° de ensayo Ensayo 1

2  AREA

3 Io

[cm2]

[cm4]

[cm]

[cm]

23.0400

19.6608

1.0667

1.6000

4 D

5 Yb

 

Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

32.0400 44.6400 57.6000 71.2800 73.4400

54.6750 142.9968 307.2000 582.1794 636.7248

1.5000 2.0667 2.6670 3.3000 3.4000

2.2500 3.1000 4.0000 4.9500 5.1000

Resultados de la Aplicación de la Tabla 6. Grupo 3 1 N° de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

2  AREA

3 Io

5 Yb

[cm2]

[cm4]

[cm]

[cm]

24.3589 32.4908 37.2000 42.7171 52.5450 53.7600

27.7082 70.5564 110.6322 177.1330 369.2172 401.6420

0.0251 -0.3393 -------1.0421 0.7779 0.7777

1.9077 2.6747 3.1612 3.7827 5.0752 5.2571

4 D

Resultados de la Aplicación de la Tabla 6. Grupo 4  4  1 N° de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo4 Ensayo5

2  AREA [cm2]  13,4589 21,7365 31,9883 50,5239 54,5900

3 Io

[cm4] 

4 D

5 Yb

[cm]

[cm]

17,2274 44,9340 97,3156 242,7661 337.7097

2,4000 3,0500 3,7000 4,6500 5,0500

1,6000 2,0330 2,4666 3,1000 3,3666

5.3.3. Se procede a calcular la Fuerza de Presión Hidrostática Teórica () que se rige por la ecuación [4] explicada en teoría: EJEMPLO:

 = 1g 1g/c /cm m3 ∗ 1. 1.5c 5cm m ∗ 11 11..82 82cm cm22   = 17 17.7 .74g 4grr  5.3.4.  A continuaci continuación, ón, se proced procede e a calcular la Fuerza de Presión Hidrostática Experimental (), la cual se obtiene teniendo en cuenta la Ecuación 5. EJEMPLO:

16.4 .4 ∗ 30 30.5 .5    = 16 20 20.5 .5  2. 2.25 25

 

   = 27 27.4 .400    5.3.5. Finalmente, se encuentra el porcentaje de error (E%) en la presión experimental mediante la ecuación [6]. EJEMPLO:

%=

27 27.4 .400  17 17.7 .744

∗ 100 = 35.255% 

27.40

5.3.6.  Ahora, se continúa con el procedimien procedimiento to p para ara encontra encontrarr el valor de la Profund Profundidad idad al Centro de Presión Teórica (Ycp), ésta dada por la ecuación [7]. EJEMPLO:

 =

. +1.5  .∗.

  = 2. 2.49 49  5.3.7. Continuando con los cálculos, compete determinar determin ar la Altura del Centro de Presión Experimental, teniendo en cuenta la ecuación (8). EJEMPLO:

20 20.5 .5 ∗ 27 27.4 .400  16 16.4 .4 ∗ 30 30.5 .5   27.40   = 2.25 2.2500 00  

 = 11.6 

5.3.8.  Aquí también es neces necesario ario calcular el porcentaje de error para el centro de presión siguiendo la ecuación (9) así EJEMPLO:

%=

29 29.1 .102 02  2. 2.49 49

∗100 

29.102 % = 91 91.4 .444 %  NOTA 1: Este procedimiento se toma a manera de ejemplo para seguir tal cual en las demás figuras geométricas, siendo esta la razón por la cual se obvia el procedimiento de las secciones faltantes. NOTA 2: Tener en cuenta cual es mayor de los dos valores para invertir la ecuación en tal caso 5.4.

PRESENTACION DE DATOS

 

En resumen, todos los datos obtenidos finalmente se presentan en las siguientes tablas

TABLA 8.-REGISTRODEFUERZASYDISTANCIAS.

Sección triangular Grupo 1 1

2

3

4

5

6

7

Número de ensayo Ensayo 1

Ft [gr] 

Fexp [gr] 

%E [%] 

Ycp [cm] 

Yexp [cm] 

%E [%] 

17,4655

27,4082

56.9276

2,2500

2.2500

0.0000

Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

31.8304 64.3410 117.7057 180.3914 283.6475

42,2704 79,9001 133,449 133,4492 2 190,8205 296.3419

32.7988 24.8124 13.3753 5.7813 4.4754

2,7483 3,4749 4,2499 4,8999 6.0595

2.7500 3.4750 4.2500 4.9000 6.6000

0.0618 0.0028 0.0023 0.0020 3.9198

TABLA 9.-REGISTRODEFUERZASYDISTANCIAS

Sección rectangular Grupo 2 1 Número de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

2 Ft [gr] 

3 Fexp [gr] 

4 %E [%] 

5 Ycp [cm] 

6 Yexp [cm] 

7 %E [%] 

36.8640 72.0900 138.3840 230.4000 352.8360 580.1760

36.7194 75.0300 139.9968 230.2925 360.6373 563.9972

0.3922 4.0782 1.1654 0.0466 2.2111 2.7886

2.1333 3.0084 4.1333 5.3333 6.6000 8.9974

2.1333 3.0000 4.1328 5.3330 6.5970 9.6000

0.0000 0.2792 0.0120 0.0056 0.0454 6.6974

Grupo 3

 

1 Número de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 Ensayo 6

2

3

4

5

6

7

Ft [gr] 

Fexp [gr] 

%E [%] 

Ycp [cm] 

Yexp [cm] 

%E [%] 

46.4694 86.9031 117.5966 161.5659 266.6763 358.9608

42.6321 81.2272 --------161.1136 253.1446 336.3710

8.2576 6.5312 ----0.2922 5.0742 6.2931 

2.5039 3.4865 4.1019 4.8789 6.4597 7.7960

3.6749 5.4594 ----6.0238 8.5004 10.4059

46.7670 56.5868 -------23.4663 31.5912 41.4724

TABLA 10.-PRESENTACIONDEDATOS. 10.-PRESENTACIONDEDATOS.  

GRUPO 4 1 Número de ensayo Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5

2

3

4

5

6

7

Ft [gr] 

Fexp [gr] 

%E [%] 

Ycp [cm] 

Yexp [cm] 

%E [%] 

21,5342 44,1901 78,9023 156,6231 301.9186

27,6353 57,3295 95,8571 178,5741 291,1812

28.3321 29.7338 21.4883 14.0151 3.5563

2,4000 3,0499 3,6996 4,6500 6.1845

2.4000 3.0500 3.7000 4.6500 6.0500

0.0000 0.0032 0.0027 0.0000 2.1747

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS   Los resultados obtenidos se deben considerar bajo los parámetros establecidos en el laboratorio y las condiciones físicas de los equipos, con respecto a esto se puede inferir que los resultados obtenidos experimentalmente en algunas más que en otras figuras geométricas representan un valor poco próximo a los obtenido teóricamente, como se denota en le toroide de área de aplicación de la presión resultante en forma trapezoidal, bajos esta consideraciones también se debe consideran las condiciones de temperatura en el líquido el cual es utilizado para generar la presión que genera equilibrio con la carga aplicada en relación con el brazo de aplicación de esta.

 

 

Los datos obtenidos de toroide de área de figuras geométricas complejas generan dispersión de resultado puesto que las consideraciones de área cambian de acuerdo a la dificultad de determinación de estas.   En las figuras con figuras geométricas como lo son el triángulo y el rectángulo presentan resultados con un mínimo porcentaje de error, puesto que las consideraciones de área son fáciles de determinar. 7. CONCLUSIONES El desarrollo del ensayo práctico de laboratorio permite identificar el comportamiento comportami ento de un cuerpo sumergido, así entonces se define como concepto que a mayor profundidad mayor es el empuje hidrostático, relacionado directamente este con el área sumergida, el empuje será el máximo valor, cuanto el cuerpo será sumergido en su totalidad. Las fuerzas ejercida verticalmente hacia arriba junto con las fuerza sobre horizontales sobre el área plana del toroide son proporcionales al área sumergida, este hecho es una consideración determinante en cuanto a su aplicación en el área de ingeniería Civil en obras civiles en las cuales se considere elementos estructurales sumergido y que estos estén sometidos a cargas diversas. El centro de presión entonces está determinado por la resultante de la presión ejercida por un fluido y es directamente proporcional a la altura media de altura sumergida.  

Las posibles fuentes de error pudieron deberse a la mala manipulación del equipo, porque al realizar la experiencia, las personas desbalanceaban el equipo, provocando el movimiento del fluido y por lo tanto la mala lectura de la profundidad.

8. RECOMENDACIONES   Para obtener datos más precisos, antes de iniciar el ensayo se debe nivelar calibrar el equipo de manera correcta, para así disminuir el margen de error.  

A la hora de medir la altura se debe observar al mismo nivel en que esta el agua para dar una medida más acertada.

 

Realizar el experimento tomando minuciosamente las notas de las respectivas observaciones ya que son importantes al momento de proceder a realizar el informe.

9. BIBLIOGRAFIA   [1] R. L. Mott, Mecánica de fluidos. Pearson Educación, 2006.   Gutierrez, C. (2006). Introduccion a la Metodologia Experimental . Editorial Limusa. 

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  SAAVEDRA, J. M. G. A. D., ACHER, G. R., & GARCÍA, J. M. F. (2017).

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Introducción a la mecánica de fluidos . Ediciones Paraninfo, S.A.