Mecánica de fluidos: Semana 3

Universidad Técnica particular de Loja

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Tema:  Fuerzas que actúan en un fluido en reposo.  Presión  Ecuación fundamental de la hidrostática Nombre: Daniel Villarreal LeivaProfesora: Mgs. Sonia GonzagaAsignatura: Mecánica de fluidos

Caption: : 2016

Fuerzas que actúan en los fluidos en reposo

Hay que destacar que en un fluido en reposo solo pueden actuar fuerzas perpendiculares. Por tanto las paredes del recipiente, que contengan un fluido en reposo, actúan sobre este con fuerzas perpendiculares a la superficie de contacto.De igual manera el fluido actúa sobre las paredes del recipiente con una fuerza igual de magnitud pero en sentido contrario.Existen principios que gobiernan la generación de fuerzas resultantes por acción de los fluidos sobre superficies planas, lisas o curvas. 

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Caption: : Diferenciar los diferentes tipos de fuerzas que actúan los fluidos en reposo.

Superficies horizontales bajo líquidos

Consideremos un estanque que contenga un líquido de densidad p.En el fondo del recipiente la presión del agua es uniforme en toda el área porque esta es un plano horizontal en un fluido en reposo.

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*Recordemos que...

En cuanto a presiones:Presión manométrica es la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica.Se aplica solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la atmosférica.

Estas 3 fórmulas son escensiales para los posteriores ejercicios o mas bien dicho importantes.Pmanometrica = Pabsoluta - patmosféricaPmanometrica = p.g.hdeltaPresión = peso específico* altura 

Fuerzas sobre paredes rectangulares

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Caption: : Representación de fuerzas en una

*EL lo que respecta a las fuerzas en superficies verticales: La fuerza ejercida por la presión del fluido tiende a hacer girar la pared o romperla en el sitio en el que está fija al fondo. La presión varía en forma lineal con la profundidad del fluido: deltaP = peso específico*h Debido a que la presión varía en forma lineal, la fuerza resultante total se calcula por medio de la ecuación:                                       Fr = p.prom*A                     Donde          p.prom = presión promedio                                                                                                                                                              A = Área del mismo Presión promedio: Es la que se ejerce a mitad del mismo.                                                                                                                                                                  P.prom =  p. específico*h/2                                                                                                                                                                h = profundidad del fluido ahora: Fr = p. específico*h/2*A                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 *Lo que significa que esta fuerza resultante es la que actúan en el centroide del triángulo de distribución de presiones. 

Distribución de F. sobre S. curva sumergida

La fuerza de presión se la puede descomponer en una componente vertical y dos horizontales. Se debe calcular entonces la fuerza horizontal que ejercen las placas sobre el fluido.                                                                                                                                                                                 Hay que tomar en cuenta que la Presión hidrostática es igual a el peso específico*gravedad y por la profundidad; así como también PH. es igual al peso específico por la profundidad.sí como la fuerza vertical.        * La presión hidrostática sobre una superficie sumergida                         siempre es perpendicular a dicha superficie.        * En los problemas de este tipo tomar en cuenta que el empuje            horizontal es igual al volumen de la distribución horizontal               de las presiones.          Eh = Vdp = A*longitud de la presa

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Caption: : Fuerzas en superficies curvas

Aclaraciones importantes a tomar cuenta

EL CENTROIDE ES: La intersección de las medianas, o lo que en geometría se conoce como el baricentro, es decir, en todo triángulo su centro de gravedad está determinado por la intersección de sus medianas y está a 1/3 de su longitud medidos desde su base.                                                                     Esto es muy importante para tomar en cuenta el triángulo de presiones.   EL CENTRO DE PRESIÓN: Es el punto sobre el área donde se supone que actúa la fuerza resultante en forma tal que tiene el mismo efecto que la fuerza atribuida en toda el área debido a la presión del fluido.  CARGA PIEZOMÉTRICA: En donde la presión real sobre el fluido pa. se convierte en una profundidad equivalente de dicho fluido ha. lo cual crearía la misma presión. 

Presión

Ampliando un poco mas este concepto tenemos lo siguiente:La presión es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa,presión normal, manométrica o de Gauge.Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la presión manométrica (Pm) es decir, la presión que se mide con un manómetro.

Propiedades

Primera propiedad: La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones. Así sea una pequeña placa infinitesimal, tendrá el mismo empuje del fluido.Segunda propiedad:  La presión en todos los puntos del recipiente situados en un mismo plano horizontal en el seno de un fluido en reposo es la misma.Tercera propiedad: En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior del fluido con una parte contigua del fluido tiene dirección formal a la superficie del contacto.Cuarta propiedad: La fuerza de presión de un fluido en reposo siempre se dirige al interior del mismo, es decir como si fuera a su centro, por lo tanto esta fuerza es una compresión, jamas se podría considerar como una tracción puesto que esa característica no cumpliría jamas un fluido.Si la compresión es positiva, la presión relativa jamás podría ser negativa.

Ecuación fundamental de la hidrostática

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Existen 3 formas de la ecuación fundamental de la hidrostática:Primera forma: Válido para todo fluido ideal como real, con tal de que sea incompresible.                                              p/p + zg =CSegunda forma: De igual manera válido para todo fluido ideal como real, con tal de que sea incompresible.                                             p/pg + z = CTercera forma:                                                                                                                       p + pgz = C*Nota: En todo fluido en reposo la altura piezometrica es constante.

Bibliografía

Moot Robert, L. (2006).Mecánica de fluidos. Sexta edición: Pearson Educación de Mexico. Consultado en              (Abr 17, 2016). Mataix, Claudio. (1986). Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Segunda edición: Ediciones del                     Castillo S.A. Consultado en (Abr 17, 2016). Streeter, Victor. & Wylie, Benjamin. (1988). Mecánica de Fluidos. Tercera edición. MC Graw                                     Hill. Consultado en (Abr 17, 2016). SLIDESHARE (2013) Fuerzas de presión. Consultado en (Abr 17, 2016).,                                                                            de http://es.slideshare.net/juanjosemaldonadocarlos/teorica-fluidos-fuerzas-presion