mecanica de fluidos.docx

Departamento de Ciencias FÍSICA 2

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

Universidad Privada del Norte

Facultad:Ingeniería

Carrera: Ingeniería de Minas

Curso: Física 2

Tema: Mecánica de fluidos Hidrostática

Profesor: López Vega, Víctor Darío

Integrantes:

Cortegana Cruzado, Sughey

Cueva Estrada ,Ruth

García Mendoza, Elvis Ronal

Sánchez Quiroz María

Sánchez Cubas, Roymar

Cajamarca, 15 de octubre de 2015

Laboratorio de Física 2015 1


MECÁNICA DE FLUIDOS HIDROSTÁTICA

I. RESUMEN Los fluidos desempeñan un papel crucial en muchos aspectos de la vida cotidiana.

Los bebemos, respiramos y nadamos en ellos; circulan por nuestro organismo y

controlan el clima. Los aviones vuelan en ellos y los barcos flotan en ellos. Un fluido

es cualquier sustancia que puede fluir; usamos el término tanto para líquidos como

para gases. Comenzaremos nuestro estudio con la estática de fluidos, o sea el

estudio de fluidos en reposo en situaciones de equilibrio. Exploraremos los

conceptos clave de densidad, presión y flotación. La dinámica de fluidos, es decir, el

estudio de fluidos en movimiento, es mucho más compleja. Por fortuna, podemos

analizar muchas situaciones importantes usando modelos idealizados sencillos y los

principios que ya conocemos, como las leyes de Newton la conservación de la

energía.

II. OBJETIVOS:Objetivo general:

Estudiar y entender experimentalmente los principios d Pascal y Arquímedes.

Objetivos específicos: Medir la fuerza que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido en él.

Calcular la densidad de un cuerpo de madera, utilizando el equilibrio de

fuerzas.

III. INTRODUCCIÓNEl presente trabajo expone la quinta práctica de laboratorio, realizada con el fin de

poder comparar datos teóricos con datos experimentales; definiendo la PRESIÓN

HIDROSTÁTICA en unas superficies planas parcialmente sumergidas a partir de la

medición de alturas, pesos y considerando el peso específico del fluido en el que se

realizará el ensayo: AGUA.

Este método experimental, nos permite afianzar conocimientos teóricos; además el

equipo utilizado puede ser empleado para calcular las fuerzas ejercidas por los

fluidos; esto facilitaría más adelante en el diseño de estructuras mayores que forman



parte de proyectos hidráulicos de gran envergadura: presas, canales, compuertas,

entre otros .Asimismo en este informe se hace explicita la idea que la acción de una

fuerza ejercida sobre una superficie plana, da como resultado de una presión, que

en el caso de un líquido, determina la existencia de numerosas fuerzas de presión,

que en los líquidos, determina la existencia de numerosas fuerzas distribuidas que

están en contacto con el fluido. Empleando los datos extraídos en el ensayo, se

sustentan los cálculos y presentamos un gráfico que resume y justifica nuestros

procedimientos.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS A. MATERIALES

LabQuest Instrumento que sirve para medir los valores de

cualquier variable con los sensores comprobando valores

y evolución de las mismas, gracias a esta potente interfaz

ya no hay necesidad de conectarla al PC para obtener

las gráficas resultantes, ya que se almacena

directamente en un dispositivo interno del equipo.

Sensor de Fuerza El Sensor de Fuerza es un dispositivo de

propósito general que sirve para medir fuerzas,

tanto hacia como contra el sensor. Puede

emplearse para reemplazar a un dinamómetro

de mano. Se puede montar fácilmente sobre una

base fija en un dispositivo móvil, por ejemplo,

para el estudio de colisiones.

Soporte UniversalEs una herramienta que se utiliza para realizar

montajes con los materiales, permitiendo obtener

sistemas de medición y prepara diversos

experimentos. Están conformados por una base o pie



rectangular, el cual permite soportar una varilla cilíndrica para sujetar diferentes

materiales con ayuda de dobles nueces y pinzas.

Masas de:Pesas de 10, 20, 50, 100 gramos

Vaso de vidrio Cuerpo de madera

B. DIAGRAMA DE FLUJO


Colocar el cuerpo de madera dentro del vaso con agua. Espera a que el cuerpo de madera entre en equilibrio estático con el agua y tome nota del volumen final de agua

Llenar el vaso de precipitación con agua y tomar nota del volumen inicial del agua


V. DATOS EXPERIMENTALES Tabla 1

Volumen inicial del agua (ml): 300Volumen final del agua con el cuerpo de madera sumergido en equilibrio (mL):

355

Volumen final del agua con el cuerpo de madera sumergido completamente (ml):

370

Empuje

Tabla 2

objetoFuerza (Newton) Volumen

del agua sin el cuerpo

Volumen del agua más el cuerpo

Volumen desplazado aire Sumergido

en agua

potable

Bloque de madera

0.56 0.06 300 370 70

A 0.25 0.19 300 305 5


Con ayuda de una aguja sumerja completamente al cuerpo de madera dentro del vaso de precipitación y observe el volumen total

Usando la relación equilibrio de fuerzas dentro de un fluido calcule la densidad cuerpo de madera


B 0.53 0.44 300 310 10

C 1.06 0.91 300 320 20

D 9.92 8.70 300 420 120

VI. PROCESAMIENTO DE DATOS Los valores de la tabla 1, los determinamos en forma directa al tomar las medidas

respectivas

Con los datos obtenidos en la tabla 1 para el cuerpo de madera,

determinamos la fuerza de empuje, usando la ecuación (2) y (ρagua=1gm3

¿

Ecuación 2:F empuje=mdespl g=ρaguaV despl g

Cuando el volumen es el inicial:

F empuje=mdespl g=(1000 ) (300 ) (9.81 )=2943000=29.43∗105

Cuando el cuerpo está sumergido en el agua:

F empuje=mdespl g=(1000 ) (355 ) (9.81 )=3482550=34.82∗105

Cuando el cuerpo está sumergido totalmente en el agua:

F empuje=mdespl g=(1000 ) (370 ) (9.81 )=3629700=36.29∗105

Para calcular el volumen desplazado en la tabla 2 usamos los mismos datos de la

tabla 1.

Con los datos de la tabla 2 para el cuerpo de madera y la ecuación (3), determinamos la fuerza de empuje.Ecuación (3):

F empuje=Pc−Pap

Para el bloque de madera:

F empuje=(1000 ) (70 ) (9.81 )=686700=6.8∗105

Para el objeto A:

F empuje=(1000 ) (5 ) (9.81 )=49050=0.49∗105

Para el objeto B:



F empuje=(1000 ) (10 ) (9.81 )=98100=0.98∗105

Para el objeto C:

F empuje=(1000 ) (20 ) (9.81 )=196200=1.96∗105

Para el objeto D:

F empuje=(1000 ) (370 ) (120 )=1177200=11.77∗105

VII. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS hacer una comparación entre los dos resultados anteriormente

El empuje hidrostático sobre el cuerpo que actúa siempre hacia arriba a través del

centro de gravedad, su fuerza de empuje calculado en pascales es mayor a la fuerza

de empuje del cuerpo suspendido en el aire y cuando se introduce al líquido. Se

puede concluir que la mayor fuerza de empuje es cuando el cuerpo está sumergido

en el agua.

Con los datos de la tabla 1 determinar la densidad de cuerpo de madera.

Considerando V despl=mcuerpo, y la definición de densidad ρ=mv ;(M=Wg )

W=100g=0.1kg

M= 0.19.81

=0.01

Cuando el volumen es el inicial:

ρ=0.01300

=3.3∗10−5

Cuando el cuerpo está sumergido en el agua:

ρ=0.01355

=2.8∗10−5

Cuando el cuerpo está sumergido totalmente en el agua:

ρ=0.01370

=2.7∗10−5

¿Es posible mejorar el experimente?

Si es posible mejorar el experimento como: utilizando instrumentos de mayor presión

para medir la fuerza, también aumentando el volumen de los depósitos y así poder

sacar datos más reales aplicados a la vida cotidiana.



VIII. CONCLUSIONES Se estudió y a la vez entendió experimentalmente los principios d Pascal y

Arquímedes.

Se midió la fuerza que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido en él.

Se puede concluir que la mayor fuerza de empuje es cuando el cuerpo está

sumergido en el agua.

Se calculó la densidad de un cuerpo de madera, utilizando el equilibrio de

fuerzas

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Mott, R. L. (2006). Mecánica de fluidos. Pearson educación.

Potter, M. C., Wiggert, D. C., Hondzo, M., & Shih, T. I. (2002). Mecánica de

fluidos. Thomson.

Ramirez, R. C. MECANICA DE FLUIDOS.

DE ASIGNATURA, P. D. E. (2011). Mecánica de Fluidos.

X. ANEXOS




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