1. Este informe está dado para reforzar nuestros conocimientos, y para transmitir nuestra información a través de este documento,
porque como sabemos hoy en día las superficies planas sumergidas es importante para analizar las propiedades de los líquidos y los
esfuerzos de ellos que se aplican sobre las superficies, ya que como ingenieros civiles no solo nos enfocaremos en las edificaciones y
carreteras sino que también nos enfocaremos en construcciones de presas, tanques y obras de descarga y debemos saber la función
y las presiones que se podrían dar en los líquidos.
A lo largo del trabajo se determinará la magnitud de la fuerza resultante junto con su línea de acción. Así como también la aplicación
dentro de la ingeniería.
Nuestro objetivo es informar a través de esta pequeña y resumida monografía como actúa las presiones de los líquidos sobre cuerpos
sumergidos.
Un fluido es un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante y estético si todas y cada una de las partículas
se encuentran en reposo o tienen una velocidad constante con respecto a un punto de referencia inicial, de aquí que la estática de
fluidos cuente con las herramientas para estudiarlos . Esta distribución de presiones a lo largo de toda el área finita puede
reemplazarse convenientemente por una sola fuerza resultante, con ubicación en un punto específico de dicha área, el cual es otro
punto que le corresponde cuantificar a la estática de fluidos.
Este conocimiento nos servirá para poner en práctica en algún futuro una obra que esté relacionado con el agua.
Espero que nuestro informe sea de su agrado porque lo hemos hecho con mucho gusto para transmitir nuestro conocimiento y poder
aprender más acerca de los líquidos.
1.1 OBJETIVOS
Objetivo General
Analizar cómo actúan la presión y fuerza sobre una superficie plana
Objetivos Específicos
1. Determinar las variaciones del centro de presión con respecto a la profundidad
2. Determinar la localización de fuerzas, y aplicar los cálculos adecuados para superficies planas verticales, horizontales e
inclinadas
3. Analizar cómo actúa la fuerza de presión en una compuerta de agua
1.2 CONTENIDO
1.2.1 CONCEPTO GENERAL
Las fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas están relacionadas con el efecto del peso del fluido sobre las superficies que lo
contienen. Por ejemplo, un depósito con una base plana y horizontal de área Ab que contenga una altura H de agua soportará
una fuerza vertical hacia abajo en la base, la cual queda expresada por:
La presión sobre cualquier superficie sumergida varía linealmente con la profundidad, en nuestro caso que nos referimos a
superficie plana, este se relaciona a un problema de flexión y compresión combinadas en resistencia de materiales, ya que en
ambos se presenta una distribución lineal de esfuerzos; desde el punto de vista de la hidrostática se utilizaran fórmulas que
incluyen al centro de gravedad y momentos de inercia de la sección plana.
Fig,1 superficies planas sumergidas
Las superficies horizontales o sujetas a presión esencialmente constante sobre su superficie total; por tanto, la fuerza total
resultante de la presión es igual al producto de la presión por el área de la superficie. Para este caso, la fuerza resultante actúa
en el centroide del área y su línea de acción es normal al área.
Si una superficie plana no es horizontal y si actúa sobre de ella una fuerza hidrostática, como la producida por líquidos estáticos,
la presión se distribuye linealmente sobre la superficie y debe hacerse un tipo mas general de análisis para evaluar la magnitud
de la fuerza resultante y la localización de su línea de acción. Las siguientes derivaciones suponen la presión atmosférica en la
superficie del líquido.
FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS
INTRODUCCIÓN

2. 1.2.2MAGNITUD DE LA FUERZA HIDROSTATICA RESULTANTE
Considérese la parte superior de la superficie plana A-B en la figura 3-10. Aquí la línea A-B es la vista del extremo de la superficie
enteramente sumergida en el líquido.
El plano de esta superficie interseca la superficie horizontal del líquidos en el eje 0-0 con un ángulo α. La distancia del eje 0-0 al
eje horizontal a través del centroide del área está dada por “Ў”. La distancia de 0-0 al área diferencial puede calcularse si se
conoce la distancia y el punto; esto es. . Entonces la fuerza diferencial en el área diferencial es:
La fuerza total sobre el area se obtendrá integrando la fuerza diferencial.
En la ecuación (3-17) y senα son constantes; por tanto, obtenemos:
Ahora, la integral en la ecuación 3-18 es el primer momento del area; consecuentemente se remmplaza por su equivalente .
De aquí obtenemos:
La cual puede escribirse de la siguiente forma:
Al referirse a la figura 3-10 se mostrara que el producto de las variables dentro del paréntesis de la ecuación 3-19 es la presión
del centroide del area. Por tanto, concluimos que la magnitud de la fuerza hidrostática resultante sobre una superficie plana es
el producto de la presión en el centroide de la superficie por el área de la superficie.
En la mayoría de los problemas de hidrostática nos interesamos únicamente en las fuerzas creadas por encima de las presiones
atmosféricas ambientes ya que la presión atmosférica suele actuar en el lado opuesto del area en cuestión. Asi pues, a menos
que se especifique lo contrario, las presiones utilizadas en la siguiente sección serán presiones manométricas.
EJEMPLO 3-10:
Suponiendo que el concreto fresco ejerce una fuerza hidrostática similar a un líquido del mismo peso específico, determínese la
fuerza que actua en un lado de una forma de concreto de 2.44m de alto (8pies) por 1.22m de ancho (4pies) utilizada para hacer
los cimientos de un muro. Nota: Puede tomarse el peso específico del concreto como 23.6 KN/m
3
(150 lbf/ft
3
)