practica 3 - hidrauilica

7/28/2019 Practica 3 - Hidrauilica

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Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera

y Arquitectura

Hidrulica Bsica

Practica N 3

Hidrocinematica e Hidrodinamica.

2. Finalidad u Objetivos:Comprobar los principio de Bernoulli y laspropiedades y clasificaciones de los flujos por medio de experimentosmanuales; as el estudiante formara hiptesis en base a sus conocimientosprevios y los pondr a prueba para determinar resultados / hechos reales que

concuerden con la teora.

3. Equipo Utilizado:

Experimento N1: Canal de Corrientes, Placa (Plana, Cuadrada, Media Vara,Cncava, Circular, Dinmica, Aerodinmica, Hidrodinmica), Agua (H2O),Aserrn de Plstico.


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Experimento N2: Mesa de Reynolds, Flexo-metro, Termmetro, Vernier,Copa Graduada, Cronometro, Tubo de Cobre con 4 Piezmetros, Tanque deCarga Continua, Agua (H2O).

4. Consideraciones Tericas:

Experimento N 1 y 2:


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5.- Desarrollo de la Practica:

5.1. & 5.2 - Descripcin de los Experimentos y Observaciones Realizadas :

a)Experimento N1: En este experimento primero se coloco loscontrapesos para que la balanza hidrosttica pudiera contraponersea la presin atmosfrica ejercida en el liquido (Agua), despus seintrodujo al Agua en los diferentes tubos de ensayo de vidriocolocados en el soporte, esto con el motivo de observar como lavariacin

b)Experimento N2: Este experimento se divide en dos partes. Elprimero consiste en demostrar el principio de Arqumedes con labalanza de Arqumedes al demostrar que el empuje hacia lasuperficie es igual volumen desplazado por el objeto introducido.El segundo consiste en volverlo a demostrar solo que en este seimplementara un vaso de precipitados (hueco, por as decirlo, seaque no puede contener ningn liquido) y su tapa de vidrio. Aqu seobservar como la variacin de recipientes no afectan en la presinejercida; solo afecta la altura y el peso especifico en el principio deArqumedes.

6.- Desarrollo.

CUESTIONARIO

1) CUL ES LA ECUACIN FUNDAMENTAL DE LAHIDROSTTICA?

R: Consideremos un fluido en equilibrio hidrosttico.

Las fuerzas que actan sobre cierto elemento de volumen V son:

las fuerzas de presin: P(arriba).A - P(abajo).A = P.A


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(A = rea de la seccin transversal)

el peso: .V.g( = densidad del fluido)

La condicin de equilibrio es que la fuerza neta sobre el elemento de fluidosea nula ====>P.A - .V.g = 0 ......................... [1]Pero V = h. A, siendo h = altura del elemento de fluido.Entonces [1] se escribe:P - .g.h = 0 ====>

P = .g.h ....... ECUACIN FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTTICA

2) ESCRIBE EL PRINCIPIO DE PASCAL.

R: La presin ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de

un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad entodas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

3) CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE PRESIN Y EMPUJE?

R: Hay dos posibles interpretaciones del empuje debido a las presiones enfluidos que estn vinculadas, pero a una de ellas no todos lo llaman empuje.

a) el EMPUJE como fuerza boyante, aquella que ejerce el fluido de abajo

hacia arriba, por el principio de Arqumedes, sobre todo cuerpo sumergido enl;

b) el empuje sobre placas o superficies sumergidas, que algunos simplementellaman fuerza, pero en hidrulica se la llama empuje tambin, como el quehace el agua en las paredes de una piscina o un dique, por ejemplo.


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En todos los casos la relacin con la presin es que el empuje es el productode la presin por la superficie del slido.

As, como la presin se ejerce en un fluido en todas las direcciones por igual,una placa sumergida una profundidad h en un lquido soportar una presin:

p = g h

y si su superficie est a la misma profundidad o el desnivel es despreciable, lafuerza de empuje ser la presin por el rea de la superficie y con direccinperpendicular a dicha rea.

E = F = g h A

Cuando esto se reparte en distintas profundidades entonces hay que considerarlas contribuciones elementales al empuje

dE = g h dA

sobre cada elemento de superficie sumergida dA e integrarlo sobre toda lasuperficie con h variable, claro.

Hasta ac el concepto de (b) pero qu hay con el viejo amigo Arqumedes?

Supongamos un cubo sumergido en agua tal que sus caras estn o verticales (4de ellas) u horizontales (dos de ellas).

El empuje sobre cada cara lateral generar fuerzas horizontales:

Fi = presin media x A

tal que para caras opuestas se equilibran porque son de igual mdulo y sentidocontrario.

Pero la presin sobre las caras horizontales no se equilibra porque:

ps = h hs => presin en la cara superior

pi = g hi => presin en la cara inferior


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como hi > hs => pi > ps

Pero las reas de las caras son iguales => ps A < pi A y como prevalece elempuje hacia arriba de la cara inferior sobre el empuje hacia abajo sobre lacara superior hay una fuerza neta hacia arriba que lamamos empuje sobre elcubo (concepto a).

Que esta diferencia es igual al peso del lquido desplazado lo demuestra que sireemplazamos el cubo por la misma agua, el mismo estara en equilibrioentonces el empuje es igual al peso del cubo si fuese de agua.

La demostracin es un poco ms sofisticada porque se adapta a cualquierforma, pero la idea es esa.

El empuje hidrosttico sobre los cuerpos sumergidos es la resultante de laspresiones por las reas de las superficies elementales laterales del cuerposumergido, y siempre es vertical hacia arriba.

4) MENCIONA 3 APLICACIONES DONDE INTERVENGA ELPRINCIPIO DE ARQUMEDES.

R: En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes:

1. Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos msligeros, decimos que pesamos menos.

2. Los globos que se venden para nios se elevan en el aire al soltarlos.

3. Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos laforma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota.

La explicacin cientfica sobre estos hechos la encontr hace muchos siglos,siglo IV a.C., una persona de capacidad excepcional, ARQUMEDES.

Los fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos situados en suseno. La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan determinadas en elPrincipio de Arqumedes:

"Todo cuerpo sumergido en un fluido (lquido o gas), experimenta una fuerza(empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado"


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5) MENCIONA 3 APLICACIONES DONDE INTERVENGA LA PRESIONHIDROSTATICA.

R: La presin que ejerce un lquido en reposo dentro de un tanque o bien en elinterior de la masa lquida, tambin la prensa hidrulica, la flotacin de unaembarcacin, la presin que ejerce el agua de un tanque sobre las canillas, lapresin que soporta una persona sumergida en el mar. etc.

6) MENCIONA 3 APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL.

R: Los frenos de los carros ( el liquido de frenos) la silla de un barbero, ya queaplicamos una pequea fuerza para ejercer una mayor (al momento de elevar auna persona en la silla) y el comnmente llamado gato hidrulico que es el que

usamos para levantar un carro y cambiar su llanta.

7) SI SE SUMERGEN 2 ESPFERAS DE DIFERENTES PESOS Y DEIGUAL VOLUMEN EN EUN RECIPIENTE CON AGUA. CMO ES ELEMPUJE ASCENDENTE EN AMBAS? ES IGUAL DIFERNTE? PORQU?.

R: El empuje hacia la superficie es igual ya que el empuje ascendente esproporcional al volumen de los solidos introducidos al liquido.

7. Conclusiones: Los experimentos realizados en laboratorio fueronelaborados para estudiar los Fenmenos Presin y Empuje; de una manerapractica y tangible, esto para que el alumno pudiera establecer en como ydonde estos Fenmenos se presentan en la hidrulica enfocada a la carrera deIng. Civil. Adems los ejercicios nos ayudaran a tener un mayor conocimientoy practica en la realizacin de ejercicios teoricos.

8. Referencias Bibliogrficas:

Mecnica de los Fluidos e Hidrulica (Schaum McGraw-Hill) McGraw-

Hill Interamericana, ISBN: 8448118987, Septiembre 1995, Espaol,

Renald V. Giles, Tercera Edicin.

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