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MECÁNICA DE FLUIDOS I
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INDICE
1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 2
2. OBJETIVOS................................................................................................................. 3
2.1 objetivos generales……………………………………………………………………………………………………….3
2.2 objetivos específicos…………………………………………………………………………………………………….3
3. JUSTIFICACIÓN........................................................................................................... 4
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 4
5. MARCO TEÓRICO....................................................................................................... 4
5.1 Principio de Arquímedes…………………………………………………………………...……………….4
5.2estabilidad de los cuerpos en un fluido………………………………………………………………..5
5.3 Condición de estabilidad para cuerpos sumergidos………………………………………….....5
5.4 Condición de estabilidad para cuerpos flotantes………………………………………………….6
5.5 Estabilidad de cuerpos prismáticos…………………………………………………………………….8
6. MATERIALES: ........................................................................................................... 11
7. HIPÓTESIS................................................................................................................ 12
8. DESCRIPCIÓN CIENTÍFICA DEL TRABAJO ................................................................. 12
1. EXPERIMENTACION Y DESARROLLO DE LA PRACTICA ............................................ 15
9. RESULTADOS Y SU RESPECTIVO ANALISIS............................................................... 19
10. CONCLUSIONES.................................................................................................... 20
11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS............................................................................ 21
12. ANEXOS................................................................................................................ 22
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1. INTRODUCCIÓN
En el presente informe vamos a determinar dentro del marco de estudio teórico y
práctico que se aborda con conocimientos previamente establecidos y reconocer por
intermedio del principio de Arquímedes, el centro de gravedad, el centro de empuje,
el volumen desalojado, centro de inercia y distancia metacéntrica experimental de un
cuerpo solido al ser introducido en un fluido, para este caso utilizaremos el agua, para
ello hacemos uso del arte de la imaginación para el desarrollo de nuestra práctica.
El estudio de la estabilidad de un cuerpo flotante en un fluido es uno de los temas
principales de la estática de fluidos, en esta práctica se dará a entender más afondo la
reacción de los fluidos frente a un cuerpo flotante.
Para cumplir con los objetivos establecidos, se ha creído por conveniente desarrollar
temas tales como: definiciones de conceptos generales (principio de Arquímedes,
distancia metacéntrica), para luego tener una visión clara para desarrollar con
normalidad nuestra práctica.
Finalmente, la importancia del conocimiento radica en que el profesional está
íntimamente ligado en la teoría y la práctica ya que nos permiten tener un
conocimiento más amplio de los campos de aplicación y hacer de la investigación
aquella fuente inagotable de conocimiento en busca de soluciones.
Los autores
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2. OBJETIVOS
2.1.- OBJETIVOS GENERALES
✓ Determinar el peso del cuerpo, aplicando el principio de
Arquímedes.
✓ Calcular su centro de gravedad y su centro de presiones.
2.2.- OBETIVOS ESPECÍFICOS
✓ Hallar la estabilidad metacéntrica en un cuerpo flotante en el agua.
✓ Determinar la estabilidad del cuerpo a ensayar.
✓ Verificar
las fuerzas de empuje del objeto sumergido dado para la práctica(W=E)
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3. JUSTIFICACIÓN
El presente informe, se realizó para demostrar la “estabilidad de un cuerpo flotante”
hecho de madera de pino, también experimentaremos el principio de Arquímedes
para nuestro ensayo que si cumple con lo establecido.
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Por qué algunos cuerpos flotan y otros se hunden en el agua, esto sucederá con
nuestro cuerpo de madera?
5. MARCO TEÓRICO
5.1Principio de Arquímedes
Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya
forma más común de expresarlo es: todo sólido de volumen V sumergido en un fluido,
experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
Matemáticamente pude ser definido como:
gVE Desplazado  
Empuje.
:V Volumen de fluido desplazado.
: Densidad del fluido.
:g Gravedad (9,81 m/s2).
El principio de Arquímedes implica que para que un cuerpo flote, su densidad debe
ser menor a la densidad del fluido en el que se encuentra
Mecánica de fluidos (2010). Informe de la estabilidad de los cuerpos flotantes.
Recuperado de: file:///D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Un%20Cuerpo%20Flotante%20f.html
:E
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5.2.- Estabilidad de los cuerpos en un fluido
Un cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posición original después de
habérsele girado un poco alrededor de un eje horizontal. Las condiciones para la
estabilidad son diferentes para un cuerpo completamente sumergido y otro parcialmente
sumergido (se encuentra flotando). Los submarinos son un ejemplo de cuerpos que se
encuentran completamente sumergidos en un fluido. Es importante, para este tipo de
cuerpos, permanecer en una orientación específica a pesar de la acción de las corrientes,
de los vientos o de las fuerzas de maniobra.
GILES, RONAL V, (1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. graw hill.
5.3.- Condición de estabilidad para cuerpos sumergidos
La condición para la estabilidad de cuerpos completamente sumergidos en un fluido es
que el centro de gravedad (G) del cuerpo debe estar por debajo del centro de flotabilidad
(B). El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen
desplazado, y es a través de este punto como actúa la fuerza boyante (flotación) en
dirección vertical. El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del centro
de gravedad.
Cuando un cuerpo está totalmente sumergido pueden ocurrir tres casos según el centroide
del líquido desplazado (B), esté sobre, coincida o esté más abajo que el centro de masa o
centro de gravedad del cuerpo (G). La figura 1 ilustra los tres casos. En el primer caso, no
aparece par al girar el cuerpo, luego el equilibrio es indiferente. En el segundo caso, la
fuerza de empuje actúa más arriba del peso, luego para una ligera rotación del cuerpo,
aparece un par que tiende a restaurar la posición original, en consecuencia, este equilibrio
es estable. En el último caso, el par que se origina tiende a alejar el cuerpo de la posición
de equilibrio, lo cual es en consecuencia la condición de cuerpo inestable.
GILES,RONAL V,(1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. graw hill.
Fig. 1. Estabilidad de cuerpos sumergidos
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5.4.- Condición de estabilidad para cuerpos flotantes
La condición para la estabilidad de cuerpos flotantes es que un cuerpo flotante es estable si
su centro de gravedad (G) está por debajo del metacentro (M). El metacentro se define como
el punto de intersección del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posición de
equilibrio y la recta vertical que pasa por el centro de flotabilidad (B) cuando el cuerpo es
girado ligeramente.
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Fig.2. estabilidad de cuerpos flotantes
La estabilidad de un cuerpo parcialmente o totalmente sumergido es de dos tipos:
5.4.1.- ESTABILIDAD LINEAL
Se pone de manifiesto cuando desplazamos el cuerpo verticalmente hacia arriba. Este
desplazamiento provoca una disminución del volumen de fluido desplazado cambiando la
magnitud de la fuerza de flotación correspondiente. Como se rompe el equilibrio existente
entre la fuerza de flotación yel peso del cuerpo (FF W), aparece una fuerza restauradora
de dirección vertical y sentido hacia abajo que hace que el cuerpo regrese a su posición
original, restableciendo así el equilibrio. De la misma manera, si desplazamos el cuerpo
verticalmente hacia abajo, aparecerá una fuerza restauradora vertical y hacia arriba que
tenderá a devolver el cuerpo a su posición inicial. En este caso el centro de gravedad yel de
flotación permanecen en la misma línea vertical.
5.4.2.- ESTABILIDAD ROTACIONAL.
Este tipo de estabilidad se pone de manifiesto cuando el cuerpo sufre un desplazamiento
angular. En este caso, el centro de flotación y el centro de gravedad no permanecen sobre
la misma línea vertical, por lo que la fuerza de flotación y el peso no son colineales
provocando la aparición de un par de fuerzas restauradoras. El efecto que tiene dicho par
de fuerzas sobre la posición del cuerpo determinará el tipo de equilibrio en el sistema:
OCTAVIO L.G, (206). estática de fluidos: 3era, ed: UniversidadPolitécnicade Madrid.
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• Equilibrio estable: cuando el par de fuerzas restauradoras devuelve el
cuerpo a su posición original. Esto se produce cuando el cuerpo tiene mayor
densidad en la parte inferior del mismo, de manera que el centro de
gravedad se encuentra por debajo del centro de flotación.
Fig. 3 cuerpo estable
• Equilibrio inestable: cuando el par de fuerzas tiende a aumentar el
desplazamiento angular producido. Esto ocurre cuando el cuerpo tiene mayor
densidad en la parte superior del cuerpo, de manera que el centro de gravedad
se encuentra por encima del centro de flotación.
Fig.4 Cuerpo inestable
• Equilibrio neutro: cuando no aparece ningún par de fuerzas restauradoras a
pesar de haberse producido un desplazamiento angular. Podemos encontrar
este tipo de equilibrio en cuerpos cuya distribución de masas es homogénea, de
manera que el centro de gravedad coincide con el centro de flotación.
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Fig.5 Equilibrio Neutro
5.5.-Estabilidad de cuerpos prismáticos
La estabilidad de cuerpos prismáticos flotantes con el centro de gravedad situado encima
del centro de flotación, cuando se producen pequeños ángulos de inclinación.
La siguiente figura muestra la sección transversal de un cuerpo prismático que tiene sus
otras secciones transversales paralelas idénticas. En el dibujo podemos ver el centro de
flotación CF, el cual está ubicado en el centro geométrico (centroide) del volumen
sumergido del cuerpo (Vd). El eje sobre el que actúa la fuerza de flotación está
representado por la línea vertical AA’ que pasa por el punto CF.
Vamos a suponer que el cuerpo tiene una distribución de masas homogénea, por lo que
el centro de gravedad CG estará ubicado en el centro geométrico del volumen total del
cuerpo (V). El eje vertical del cuerpo está representado por la línea BB’ y pasa por el
punto CG.
Cuando el cuerpo está en equilibrio, los ejes AA’ y BB’ coinciden y la fuerza de flotación y
el peso actúan sobre la misma línea vertical, por tanto, son colineales, como muestra la
figura.
Fig.6 Cuerpo en Equilibrio
Ahora inclinamos el cuerpo un ángulo pequeño en sentido contrario a las agujas del reloj.
Como vemos, el volumen sumergido habrá cambiado de forma, por lo que su centroide
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CF habrá cambiado de posición. Podemos observar también que el eje AA’ sigue estando
en dirección vertical y es la línea de acción de la fuerza de flotación.
Por otro lado, el eje del cuerpo BB’ que pasa por el centro de gravedad CG habrá rotado
con el cuerpo. Ahora los ejes AA’ y BB’ ya no son paralelos, sino que forman un ángulo
entre sí igual al ángulo de rotación. El punto donde intersecan ambos ejes se llama
METACENTRO (M). En la figura siguiente podemos ver que el metacentro se encuentra
por encima del centro de gravedad y actúa como pivote o eje alrededor del cual el cuerpo
ha rotado.
Fig.7 Cuerpo inclinado
Como sabemos, la fuerza de flotación actúa verticalmente en el centroide CF y a lo largo
del eje AA’, mientras que el peso actúa sobre el centro de gravedad CG y también en
dirección vertical. En esta configuración ambas fuerzas no son colineales, por lo que
actúan como un par de fuerzas restauradoras que hacen girar el cuerpo en sentido
contrario a la rotación producida en un principio, devolviendo al cuerpo a su posición
inicial. Se dice entonces que el cuerpo se encuentra en equilibrio estable.
Si la configuración del cuerpo es tal que la distribución de masas no es homogénea, la
ubicación del metacentro puede cambiar. Por ejemplo, consideremos un cuerpo
prismático cuyo centro de gravedad se encuentre sobre el eje vertical del cuerpo BB’ pero
descentrado, como indica la siguiente figura.
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Fig.8 Cuerpo Inclinado con Momento Par
Cuando inclinamos el cuerpo, puede ocurrir que el metacentro M esté ubicado ahora por
debajo del centro de gravedad. Como el metacentro actúa de eje de rotación alrededor del
cual el cuerpo gira, el par de fuerzas actúan como un par de fuerzas restaurador,
haciendo girar el cuerpo en el mismo sentido en el que se realizó la rotación y dándole la
vuelta, sin alcanzar la posición que tenía inicialmente. Se dice entonces que el cuerpo
presenta equilibrio inestable.
En resumen, cuando el metacentro M se encuentra por encima del centro de gravedad CG, el
cuerpo presenta equilibrio estable. Cuando el metacentro se encuentra por debajo de CG el
equilibrio es inestable; y cuando el metacentro coincide con CG, está en equilibrio neutro.
La distancia entre el metacentro y el centro de flotación se conoce como “altura
metacéntrica” y es una medida directa de la estabilidad del cuerpo. Esta distancia se calcula
mediante la siguiente expresión:
Donde I es el momento de inercia de la sección horizontal del cuerpo flotante y Vd es el
volumen de fluido desplazado por el cuerpo.
Practica de laboratorio (2010). Estática de fluidos-estabilidad de los cuerpos flotantes recuperado
de: file:///D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Cuerpos%20Flotantes%20y%20Sumergidos.html
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6. MATERIALES:
➢ sólido de madera
Fig.9 Sólido de Pino.
➢ Balanza Analítica
Fig.10 Balanza.
➢ Regla Graduada
Fig.11 Regla de Plástico
➢ Balde con Agua
Fig.12 balde con H2O.
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7. HIPÓTESIS.
El cuerpo que vamos a ensayar es de madera de pino por lo tanto flotara con
normalidad.
Para que un cuerpo flote el peso del agua debe ser mayor al peso del cuerpo.
8. DESCRIPCIÓN CIENTÍFICA DEL TRABAJO
A continuación, detallaremos las definiciones físicas y matemáticas y el procedimiento
científico a utilizar.
En este trabajo experimental demostraremos porque algunos cuerpos flotan en un
fluido (agua) de manera estable o inestable, para ello utilizaremos un sólido de madera.
Para una mejor comprensión daremos algunas definiciones físicas y matemáticas.
➢ Flotabilidad. - Es la presión ascendente que ejerce el agua sobre un cuerpo.
Flotabilidad = Peso del agua desplazada
➢ Centro de gravedad. - Punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas
de la gravedad. Generalmente el centro de gravedad no coincide con el centro
geométrico (C.G).
➢ Metacentro. - Punto de intersección de las líneas de fuerzas ascendentes sobre
la línea de equilibrio normal al inclinarse el cuerpo un pequeño ángulo (MC).
➢ Centro de flotación. - es el centro de gravedad del volumen desalojado (C.F).
➢ Altura metacéntrica. - es la distancia que existe entre el metacentro y el centro
de flotación.
➢ Demostración de la distancia metacéntrica.
Dicha distancia nos permite determinar la estabilidad vertical del cuerpo.
Se tiene un cuerpo flotante en equilibrio.
Fig.13 cuerpo flotante en equilibrio
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❖ Se gira el cuerpo un pequeño ángulo α, teniendo en consecuencia el cuerpo
en desequilibrio.
Fig.14 cuerpo flotante Inclinado
❖ Esta última figura nos ayudará a mostrar y hallar las fórmulas para
determinar la distancia metacéntrica.
❖ Sabemos que:
P=
𝑑𝐹
𝑑𝐴
𝑑𝐹 = 𝑃 ∗ 𝑑𝐴
❖ Hallaremos el momento desequilibrante con respecto al eje MC.CF’
𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ 𝑑𝐹
𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ 𝑃 ∗ 𝑑𝐴
𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤℎ ∗ 𝑑𝐴
𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤ ∗ 𝑥 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑑𝐴
𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤ ∗ 𝑥 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑑𝐴
𝑑𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑥2
𝑑𝐴
❖ Integramos esta expresión:
∫ 𝑑𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ ∫ 𝑥2
𝑑𝐴
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𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝐼 … (a)
❖ Ahora, hallamos el par restaurador:
𝑠𝑒𝑛(∝) =
𝑟
𝑀𝐶. 𝐶𝐸
𝑟 = 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸
𝑀 = 𝐸 ∗ 𝑟
𝑀 = 𝐸 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸
𝑀 = ɤ 𝑉 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 … (b)
❖ Igualamos (a) y (b):
ɤ 𝑉 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝐼
𝑉 ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 = 𝐼
𝐼
𝑉
= 𝑀𝐶. 𝐶𝐸
𝐼
𝑉
= 𝑀𝐶. 𝐶𝐺 + 𝐶𝐺. 𝐶𝐸
𝐼
𝑉
− 𝐶𝐺. 𝐶𝐸 = 𝑀𝐶. 𝐶𝐺
Donde:
MC.CG: distancia metacéntrica.
MC : metacentro
I : momento de inercia del área de línea flotación
V : volumen de fluido desplazado por el cuerpo
❖ Ojito si:
MC.CG > 0 : el cuerpo es estable.
MC.CG < 0 : el cuerpo es inestable.
MC.CG = 0 : existe estabilidad indiferente.
➢ Altura de calado. - es la profundidad de la flotación (C).
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1. EXPERIMENTACION Y DESARROLLO DE LA PRACTICA
➢ elemento flotante de madera de pino con sus respectivas medidas.
Fig.15 Cuerpo de Madera con sus Medidas
➢ determinamos el peso del cuerpo flotante.
W =166.8 gr.
➢ demostración del principio de Arquímedes
❖ Primero se halló el volumen del recipiente con agua
Área =172.03 cm2
H = 9cm
Volumen inicial =1548.27 cm3
❖ Luego se introdujo el sólido y se halló nuevamente el volumen.
Área =172.03
H = 9.1cm
Volumen final = 1565.47 cm
❖ Por diferencias de volúmenes
Volumen final - Volumen inicial = 17.20 cm3
❖ Calculamos el empuje.
gVE Desplazado  
E = (1
gr
cm3
)* (9.81
m
s2
)*(17.20 cm3) =168.73 gr m/s2
❖Calculando el error que existe:
W =166.8 gr
E = 168.73 gr
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Error =
𝟏𝟔𝟖.𝟕𝟑−𝟏𝟔𝟔.𝟖
𝟏𝟔𝟔.𝟖
∗ 𝟏𝟎𝟎= 1.12%
➢ Calculamos su centro de gravedad del cuerpo flotante, estableciendo las
coordenadas x, y (simétrico).
Fig.16 Especificando Coordenadas y Pesos
Y=
W1*Y1+W2*Y2+W3*Y3
W1+W2+W3
FIGURA AREA(cm2) VOLUMEN(cm3) (cm)
1
50.27 120.65 1.2
2 81.81 196.34 3.6
3 14 53.20 6.7
 146.08 343.19
Como: W =ϒ*V
Donde:
Peso especifico del pino (ϒ): 0.52gr/cm3.
Pesos:
W1=0.52*(π82/4)*2.4= 62.73
W2=0.52*(10.1*8.1)*2.4=102.10
W3=0.52*(3.5*4)*3.8=27.66
Y=
W1*Y1+W2*Y2+W3*Y3
W1+W2+W3
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Y=3.26 cm
C.G (0, 3.26)
CASO N°1
➢ Introducimos el cuerpo con todos sus componentes en el fluido, calculamos
su centro de empuje de la siguiente forma.
Fig.17 Primer Caso
𝑌 =
1∗50.27∗2.4∗1.2+1∗10.1∗8.1∗0.8∗2.8
1∗50.27∗2.4+1∗10.1∗8.1∗0.8
= 1.76 cm
C.E: (0,1.76)
➢ Determinamos la altura de calado.
C = 3.1 cm
➢ Determinamos el volumen del agua desalojado
❖ Peso específico del agua 1000kg/m3
❖ Vs: volumen de la parte del elemento sumergido
𝑉𝑠 =
0.1668kg
1000kg/m3
=0.0001668m3
𝑉𝑠 = 166.8𝑐𝑚3
Y=
62.72*1.2+102.10*3.6+27.66*6.7
62.72+102.10+27.66
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➢ Determinamos el momento de inercia del área cortada por él, liquido
𝐼𝑦𝑦 =
ℎ ∗ 𝑏3
12
𝐼𝑦𝑦 =
8.1 ∗ 103
12
𝐼𝑦𝑦 = 695.45𝑐𝑚4
➢ Determinamos la distancia metacéntrica
𝑀𝐶 ∗ 𝐶𝐺 =
𝐼𝑦𝑦
𝑉𝑠
− 𝐶𝐺. 𝐶𝐹
𝑀𝐶. 𝐶𝐺 =
695.45𝑐𝑚4
166.8𝑐𝑚3
− (3.26 − 1.76)
MC. CG =2.67 cm
CASO N°2
➢ Centro de empuje cuando esta de la siguiente forma.
Fig.17 Segundo Caso
Por simetría X = 0
Y = 8.6- 3.26 =5.34
Y =5.34 cm
C.G: (0,5.34)
𝑌 =
1 ∗ 14 ∗ 3.8 ∗ 1.9 + 1 ∗ 81.1 ∗ 1.60 ∗ 4.6
1 ∗ 14 ∗ 3.8 + 1 ∗ 81.1 ∗ 1.60
Y=3.82cm.
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➢ Determinación de la altura de calado
C =5.4 cm.
➢ Determinamos el volumen del agua desalojado
❖ Peso específico del agua 1000kg/m3
❖ Vs: volumen de la parte del elemento sumergido
𝑉𝑠 =
0.1668kg
1000kg/m3
=0.0001668m3
𝑽𝒔 = 𝟏𝟔𝟔. 𝟖𝒄𝒎𝟑
➢ Determinamos el momento de inercia del área cortada por él agua.
𝑀𝐶 ∗ 𝐶𝐺 =
𝐼𝑦𝑦
𝑉𝑠
− 𝐶𝐺. 𝐶𝐹
𝑀𝐶. 𝐶𝐺 =
695.45𝑐𝑚4
166.8𝑐𝑚3
− (534 − 3.2)
MC. CG =2.03cm
9. RESULTADOS Y SU RESPECTIVO ANALISIS
DESCRICION CASO 1 CASO 2
Vdessalojado 166.8𝑐𝑚3 166.8𝑐𝑚3
ALTURA DE CALADO 3.1 cm 5.4 cm.
PESO ESPECIFICO DEL AGUA 1000kg/m3 1000kg/m3
CG 3.26 cm 5.34 cm
Iyy 695.45cm4
695.45cm4
CENTRO DE FLOTACION(Y) 1.76 cm 3.82cm.
MC.CG 2.67cm 2.3cm
➢ El metacentro se encuentra por encima del centro de gravedad.
➢ Para ambos casos MC.CG>0, entonces el sólido va a ser estable.
➢ El momento de inercia para ambos casos será igual, porque su centro de gravedad se
encuentra en el mismo punto.
➢ El desplazamiento del agua para ambos casos llega a los mismos puntos quiere decir
que es simétrico con respecto al eje
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10. CONCLUSIONES
➢ Podemos concluir que cuando la fuerza de flotabilidad es mayor a la del peso del
cuerpo que se esté sumergiendo, este flotar, y buscara su equilibrio, pero si el cuerpo
no está totalmente sumergido la fuerza de flotabilidad será menor, pero igual
buscara su equilibrio.
➢ Con este trabajo realizado, podemos decir que ya se tiene un mejor conocimiento de
flotabilidad y estabilidad, un cuerpo flotara sobre otro si su densidad es menor.
➢ Un cuerpo a ser sometido a un fluido siempre buscara su lado estabilizarse.
➢ El sólido que hemos experimentado flota por dos lados esto se debe que si lo
introducimos por los otros regresa a su estado inicial.
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11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
➢ file://D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Un%20Cuerpo%20Flotante%2
0f.html
➢ OCTAVIO L.G, (206). estática de fluidos: 3era, ed: Universidad Politécnica de Madrid.
➢ file://D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Cuerpos%20Flotantes%20y%
20Sumergidos.html
➢ GILES, RONAL V, (1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. Graw Hill.
➢ http://www.academia.edu/4874269/flotabilidad_y_estabilidad
➢ DinámicadelosfluidosconaplicaciónenlaIngeniería-JamesW.Daily–Donald
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12. ANEXOS
Inicio de realización de la practica Pesando el sólido
Medición del agua INTRODUCIDO EN EL
BALDE
Introducimos el sólido al agua
Midiendo el desplazamiento del
agua
marcado y midiendo a donde alcanzo el
agua
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Estabilidad de un solidos

  • 1.
    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 1 INDICE 1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 2 2. OBJETIVOS................................................................................................................. 3 2.1 objetivos generales……………………………………………………………………………………………………….3 2.2 objetivos específicos…………………………………………………………………………………………………….3 3. JUSTIFICACIÓN........................................................................................................... 4 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 4 5. MARCO TEÓRICO....................................................................................................... 4 5.1 Principio de Arquímedes…………………………………………………………………...……………….4 5.2estabilidad de los cuerpos en un fluido………………………………………………………………..5 5.3 Condición de estabilidad para cuerpos sumergidos………………………………………….....5 5.4 Condición de estabilidad para cuerpos flotantes………………………………………………….6 5.5 Estabilidad de cuerpos prismáticos…………………………………………………………………….8 6. MATERIALES: ........................................................................................................... 11 7. HIPÓTESIS................................................................................................................ 12 8. DESCRIPCIÓN CIENTÍFICA DEL TRABAJO ................................................................. 12 1. EXPERIMENTACION Y DESARROLLO DE LA PRACTICA ............................................ 15 9. RESULTADOS Y SU RESPECTIVO ANALISIS............................................................... 19 10. CONCLUSIONES.................................................................................................... 20 11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS............................................................................ 21 12. ANEXOS................................................................................................................ 22
  • 2.
    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 2 1. INTRODUCCIÓN En el presente informe vamos a determinar dentro del marco de estudio teórico y práctico que se aborda con conocimientos previamente establecidos y reconocer por intermedio del principio de Arquímedes, el centro de gravedad, el centro de empuje, el volumen desalojado, centro de inercia y distancia metacéntrica experimental de un cuerpo solido al ser introducido en un fluido, para este caso utilizaremos el agua, para ello hacemos uso del arte de la imaginación para el desarrollo de nuestra práctica. El estudio de la estabilidad de un cuerpo flotante en un fluido es uno de los temas principales de la estática de fluidos, en esta práctica se dará a entender más afondo la reacción de los fluidos frente a un cuerpo flotante. Para cumplir con los objetivos establecidos, se ha creído por conveniente desarrollar temas tales como: definiciones de conceptos generales (principio de Arquímedes, distancia metacéntrica), para luego tener una visión clara para desarrollar con normalidad nuestra práctica. Finalmente, la importancia del conocimiento radica en que el profesional está íntimamente ligado en la teoría y la práctica ya que nos permiten tener un conocimiento más amplio de los campos de aplicación y hacer de la investigación aquella fuente inagotable de conocimiento en busca de soluciones. Los autores
  • 3.
    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 3 2. OBJETIVOS 2.1.- OBJETIVOS GENERALES ✓ Determinar el peso del cuerpo, aplicando el principio de Arquímedes. ✓ Calcular su centro de gravedad y su centro de presiones. 2.2.- OBETIVOS ESPECÍFICOS ✓ Hallar la estabilidad metacéntrica en un cuerpo flotante en el agua. ✓ Determinar la estabilidad del cuerpo a ensayar. ✓ Verificar las fuerzas de empuje del objeto sumergido dado para la práctica(W=E)
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 4 3. JUSTIFICACIÓN El presente informe, se realizó para demostrar la “estabilidad de un cuerpo flotante” hecho de madera de pino, también experimentaremos el principio de Arquímedes para nuestro ensayo que si cumple con lo establecido. 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ¿Por qué algunos cuerpos flotan y otros se hunden en el agua, esto sucederá con nuestro cuerpo de madera? 5. MARCO TEÓRICO 5.1Principio de Arquímedes Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es: todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Matemáticamente pude ser definido como: gVE Desplazado   Empuje. :V Volumen de fluido desplazado. : Densidad del fluido. :g Gravedad (9,81 m/s2). El principio de Arquímedes implica que para que un cuerpo flote, su densidad debe ser menor a la densidad del fluido en el que se encuentra Mecánica de fluidos (2010). Informe de la estabilidad de los cuerpos flotantes. Recuperado de: file:///D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Un%20Cuerpo%20Flotante%20f.html :E
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 5 5.2.- Estabilidad de los cuerpos en un fluido Un cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posición original después de habérsele girado un poco alrededor de un eje horizontal. Las condiciones para la estabilidad son diferentes para un cuerpo completamente sumergido y otro parcialmente sumergido (se encuentra flotando). Los submarinos son un ejemplo de cuerpos que se encuentran completamente sumergidos en un fluido. Es importante, para este tipo de cuerpos, permanecer en una orientación específica a pesar de la acción de las corrientes, de los vientos o de las fuerzas de maniobra. GILES, RONAL V, (1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. graw hill. 5.3.- Condición de estabilidad para cuerpos sumergidos La condición para la estabilidad de cuerpos completamente sumergidos en un fluido es que el centro de gravedad (G) del cuerpo debe estar por debajo del centro de flotabilidad (B). El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen desplazado, y es a través de este punto como actúa la fuerza boyante (flotación) en dirección vertical. El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad. Cuando un cuerpo está totalmente sumergido pueden ocurrir tres casos según el centroide del líquido desplazado (B), esté sobre, coincida o esté más abajo que el centro de masa o centro de gravedad del cuerpo (G). La figura 1 ilustra los tres casos. En el primer caso, no aparece par al girar el cuerpo, luego el equilibrio es indiferente. En el segundo caso, la fuerza de empuje actúa más arriba del peso, luego para una ligera rotación del cuerpo, aparece un par que tiende a restaurar la posición original, en consecuencia, este equilibrio es estable. En el último caso, el par que se origina tiende a alejar el cuerpo de la posición de equilibrio, lo cual es en consecuencia la condición de cuerpo inestable. GILES,RONAL V,(1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. graw hill. Fig. 1. Estabilidad de cuerpos sumergidos
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 6 5.4.- Condición de estabilidad para cuerpos flotantes La condición para la estabilidad de cuerpos flotantes es que un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad (G) está por debajo del metacentro (M). El metacentro se define como el punto de intersección del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posición de equilibrio y la recta vertical que pasa por el centro de flotabilidad (B) cuando el cuerpo es girado ligeramente. 1 Fig.2. estabilidad de cuerpos flotantes La estabilidad de un cuerpo parcialmente o totalmente sumergido es de dos tipos: 5.4.1.- ESTABILIDAD LINEAL Se pone de manifiesto cuando desplazamos el cuerpo verticalmente hacia arriba. Este desplazamiento provoca una disminución del volumen de fluido desplazado cambiando la magnitud de la fuerza de flotación correspondiente. Como se rompe el equilibrio existente entre la fuerza de flotación yel peso del cuerpo (FF W), aparece una fuerza restauradora de dirección vertical y sentido hacia abajo que hace que el cuerpo regrese a su posición original, restableciendo así el equilibrio. De la misma manera, si desplazamos el cuerpo verticalmente hacia abajo, aparecerá una fuerza restauradora vertical y hacia arriba que tenderá a devolver el cuerpo a su posición inicial. En este caso el centro de gravedad yel de flotación permanecen en la misma línea vertical. 5.4.2.- ESTABILIDAD ROTACIONAL. Este tipo de estabilidad se pone de manifiesto cuando el cuerpo sufre un desplazamiento angular. En este caso, el centro de flotación y el centro de gravedad no permanecen sobre la misma línea vertical, por lo que la fuerza de flotación y el peso no son colineales provocando la aparición de un par de fuerzas restauradoras. El efecto que tiene dicho par de fuerzas sobre la posición del cuerpo determinará el tipo de equilibrio en el sistema: OCTAVIO L.G, (206). estática de fluidos: 3era, ed: UniversidadPolitécnicade Madrid.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 7 • Equilibrio estable: cuando el par de fuerzas restauradoras devuelve el cuerpo a su posición original. Esto se produce cuando el cuerpo tiene mayor densidad en la parte inferior del mismo, de manera que el centro de gravedad se encuentra por debajo del centro de flotación. Fig. 3 cuerpo estable • Equilibrio inestable: cuando el par de fuerzas tiende a aumentar el desplazamiento angular producido. Esto ocurre cuando el cuerpo tiene mayor densidad en la parte superior del cuerpo, de manera que el centro de gravedad se encuentra por encima del centro de flotación. Fig.4 Cuerpo inestable • Equilibrio neutro: cuando no aparece ningún par de fuerzas restauradoras a pesar de haberse producido un desplazamiento angular. Podemos encontrar este tipo de equilibrio en cuerpos cuya distribución de masas es homogénea, de manera que el centro de gravedad coincide con el centro de flotación.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 8 Fig.5 Equilibrio Neutro 5.5.-Estabilidad de cuerpos prismáticos La estabilidad de cuerpos prismáticos flotantes con el centro de gravedad situado encima del centro de flotación, cuando se producen pequeños ángulos de inclinación. La siguiente figura muestra la sección transversal de un cuerpo prismático que tiene sus otras secciones transversales paralelas idénticas. En el dibujo podemos ver el centro de flotación CF, el cual está ubicado en el centro geométrico (centroide) del volumen sumergido del cuerpo (Vd). El eje sobre el que actúa la fuerza de flotación está representado por la línea vertical AA’ que pasa por el punto CF. Vamos a suponer que el cuerpo tiene una distribución de masas homogénea, por lo que el centro de gravedad CG estará ubicado en el centro geométrico del volumen total del cuerpo (V). El eje vertical del cuerpo está representado por la línea BB’ y pasa por el punto CG. Cuando el cuerpo está en equilibrio, los ejes AA’ y BB’ coinciden y la fuerza de flotación y el peso actúan sobre la misma línea vertical, por tanto, son colineales, como muestra la figura. Fig.6 Cuerpo en Equilibrio Ahora inclinamos el cuerpo un ángulo pequeño en sentido contrario a las agujas del reloj. Como vemos, el volumen sumergido habrá cambiado de forma, por lo que su centroide
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 9 CF habrá cambiado de posición. Podemos observar también que el eje AA’ sigue estando en dirección vertical y es la línea de acción de la fuerza de flotación. Por otro lado, el eje del cuerpo BB’ que pasa por el centro de gravedad CG habrá rotado con el cuerpo. Ahora los ejes AA’ y BB’ ya no son paralelos, sino que forman un ángulo entre sí igual al ángulo de rotación. El punto donde intersecan ambos ejes se llama METACENTRO (M). En la figura siguiente podemos ver que el metacentro se encuentra por encima del centro de gravedad y actúa como pivote o eje alrededor del cual el cuerpo ha rotado. Fig.7 Cuerpo inclinado Como sabemos, la fuerza de flotación actúa verticalmente en el centroide CF y a lo largo del eje AA’, mientras que el peso actúa sobre el centro de gravedad CG y también en dirección vertical. En esta configuración ambas fuerzas no son colineales, por lo que actúan como un par de fuerzas restauradoras que hacen girar el cuerpo en sentido contrario a la rotación producida en un principio, devolviendo al cuerpo a su posición inicial. Se dice entonces que el cuerpo se encuentra en equilibrio estable. Si la configuración del cuerpo es tal que la distribución de masas no es homogénea, la ubicación del metacentro puede cambiar. Por ejemplo, consideremos un cuerpo prismático cuyo centro de gravedad se encuentre sobre el eje vertical del cuerpo BB’ pero descentrado, como indica la siguiente figura.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 10 Fig.8 Cuerpo Inclinado con Momento Par Cuando inclinamos el cuerpo, puede ocurrir que el metacentro M esté ubicado ahora por debajo del centro de gravedad. Como el metacentro actúa de eje de rotación alrededor del cual el cuerpo gira, el par de fuerzas actúan como un par de fuerzas restaurador, haciendo girar el cuerpo en el mismo sentido en el que se realizó la rotación y dándole la vuelta, sin alcanzar la posición que tenía inicialmente. Se dice entonces que el cuerpo presenta equilibrio inestable. En resumen, cuando el metacentro M se encuentra por encima del centro de gravedad CG, el cuerpo presenta equilibrio estable. Cuando el metacentro se encuentra por debajo de CG el equilibrio es inestable; y cuando el metacentro coincide con CG, está en equilibrio neutro. La distancia entre el metacentro y el centro de flotación se conoce como “altura metacéntrica” y es una medida directa de la estabilidad del cuerpo. Esta distancia se calcula mediante la siguiente expresión: Donde I es el momento de inercia de la sección horizontal del cuerpo flotante y Vd es el volumen de fluido desplazado por el cuerpo. Practica de laboratorio (2010). Estática de fluidos-estabilidad de los cuerpos flotantes recuperado de: file:///D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Cuerpos%20Flotantes%20y%20Sumergidos.html
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 11 6. MATERIALES: ➢ sólido de madera Fig.9 Sólido de Pino. ➢ Balanza Analítica Fig.10 Balanza. ➢ Regla Graduada Fig.11 Regla de Plástico ➢ Balde con Agua Fig.12 balde con H2O.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 12 7. HIPÓTESIS. El cuerpo que vamos a ensayar es de madera de pino por lo tanto flotara con normalidad. Para que un cuerpo flote el peso del agua debe ser mayor al peso del cuerpo. 8. DESCRIPCIÓN CIENTÍFICA DEL TRABAJO A continuación, detallaremos las definiciones físicas y matemáticas y el procedimiento científico a utilizar. En este trabajo experimental demostraremos porque algunos cuerpos flotan en un fluido (agua) de manera estable o inestable, para ello utilizaremos un sólido de madera. Para una mejor comprensión daremos algunas definiciones físicas y matemáticas. ➢ Flotabilidad. - Es la presión ascendente que ejerce el agua sobre un cuerpo. Flotabilidad = Peso del agua desplazada ➢ Centro de gravedad. - Punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de la gravedad. Generalmente el centro de gravedad no coincide con el centro geométrico (C.G). ➢ Metacentro. - Punto de intersección de las líneas de fuerzas ascendentes sobre la línea de equilibrio normal al inclinarse el cuerpo un pequeño ángulo (MC). ➢ Centro de flotación. - es el centro de gravedad del volumen desalojado (C.F). ➢ Altura metacéntrica. - es la distancia que existe entre el metacentro y el centro de flotación. ➢ Demostración de la distancia metacéntrica. Dicha distancia nos permite determinar la estabilidad vertical del cuerpo. Se tiene un cuerpo flotante en equilibrio. Fig.13 cuerpo flotante en equilibrio
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 13 ❖ Se gira el cuerpo un pequeño ángulo α, teniendo en consecuencia el cuerpo en desequilibrio. Fig.14 cuerpo flotante Inclinado ❖ Esta última figura nos ayudará a mostrar y hallar las fórmulas para determinar la distancia metacéntrica. ❖ Sabemos que: P= 𝑑𝐹 𝑑𝐴 𝑑𝐹 = 𝑃 ∗ 𝑑𝐴 ❖ Hallaremos el momento desequilibrante con respecto al eje MC.CF’ 𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ 𝑑𝐹 𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ 𝑃 ∗ 𝑑𝐴 𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤℎ ∗ 𝑑𝐴 𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤ ∗ 𝑥 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑑𝐴 𝑑𝑀 = 𝑥 ∗ ɤ ∗ 𝑥 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑑𝐴 𝑑𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝑥2 𝑑𝐴 ❖ Integramos esta expresión: ∫ 𝑑𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ ∫ 𝑥2 𝑑𝐴
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 14 𝑀 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝐼 … (a) ❖ Ahora, hallamos el par restaurador: 𝑠𝑒𝑛(∝) = 𝑟 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 𝑟 = 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 𝑀 = 𝐸 ∗ 𝑟 𝑀 = 𝐸 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 𝑀 = ɤ 𝑉 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 … (b) ❖ Igualamos (a) y (b): ɤ 𝑉 ∗ 𝑠𝑒𝑛(∝) ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 = ɤ ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) ∗ 𝐼 𝑉 ∗ 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 = 𝐼 𝐼 𝑉 = 𝑀𝐶. 𝐶𝐸 𝐼 𝑉 = 𝑀𝐶. 𝐶𝐺 + 𝐶𝐺. 𝐶𝐸 𝐼 𝑉 − 𝐶𝐺. 𝐶𝐸 = 𝑀𝐶. 𝐶𝐺 Donde: MC.CG: distancia metacéntrica. MC : metacentro I : momento de inercia del área de línea flotación V : volumen de fluido desplazado por el cuerpo ❖ Ojito si: MC.CG > 0 : el cuerpo es estable. MC.CG < 0 : el cuerpo es inestable. MC.CG = 0 : existe estabilidad indiferente. ➢ Altura de calado. - es la profundidad de la flotación (C).
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 15 1. EXPERIMENTACION Y DESARROLLO DE LA PRACTICA ➢ elemento flotante de madera de pino con sus respectivas medidas. Fig.15 Cuerpo de Madera con sus Medidas ➢ determinamos el peso del cuerpo flotante. W =166.8 gr. ➢ demostración del principio de Arquímedes ❖ Primero se halló el volumen del recipiente con agua Área =172.03 cm2 H = 9cm Volumen inicial =1548.27 cm3 ❖ Luego se introdujo el sólido y se halló nuevamente el volumen. Área =172.03 H = 9.1cm Volumen final = 1565.47 cm ❖ Por diferencias de volúmenes Volumen final - Volumen inicial = 17.20 cm3 ❖ Calculamos el empuje. gVE Desplazado   E = (1 gr cm3 )* (9.81 m s2 )*(17.20 cm3) =168.73 gr m/s2 ❖Calculando el error que existe: W =166.8 gr E = 168.73 gr
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 16 Error = 𝟏𝟔𝟖.𝟕𝟑−𝟏𝟔𝟔.𝟖 𝟏𝟔𝟔.𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟎= 1.12% ➢ Calculamos su centro de gravedad del cuerpo flotante, estableciendo las coordenadas x, y (simétrico). Fig.16 Especificando Coordenadas y Pesos Y= W1*Y1+W2*Y2+W3*Y3 W1+W2+W3 FIGURA AREA(cm2) VOLUMEN(cm3) (cm) 1 50.27 120.65 1.2 2 81.81 196.34 3.6 3 14 53.20 6.7  146.08 343.19 Como: W =ϒ*V Donde: Peso especifico del pino (ϒ): 0.52gr/cm3. Pesos: W1=0.52*(π82/4)*2.4= 62.73 W2=0.52*(10.1*8.1)*2.4=102.10 W3=0.52*(3.5*4)*3.8=27.66 Y= W1*Y1+W2*Y2+W3*Y3 W1+W2+W3
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 17 Y=3.26 cm C.G (0, 3.26) CASO N°1 ➢ Introducimos el cuerpo con todos sus componentes en el fluido, calculamos su centro de empuje de la siguiente forma. Fig.17 Primer Caso 𝑌 = 1∗50.27∗2.4∗1.2+1∗10.1∗8.1∗0.8∗2.8 1∗50.27∗2.4+1∗10.1∗8.1∗0.8 = 1.76 cm C.E: (0,1.76) ➢ Determinamos la altura de calado. C = 3.1 cm ➢ Determinamos el volumen del agua desalojado ❖ Peso específico del agua 1000kg/m3 ❖ Vs: volumen de la parte del elemento sumergido 𝑉𝑠 = 0.1668kg 1000kg/m3 =0.0001668m3 𝑉𝑠 = 166.8𝑐𝑚3 Y= 62.72*1.2+102.10*3.6+27.66*6.7 62.72+102.10+27.66
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 18 ➢ Determinamos el momento de inercia del área cortada por él, liquido 𝐼𝑦𝑦 = ℎ ∗ 𝑏3 12 𝐼𝑦𝑦 = 8.1 ∗ 103 12 𝐼𝑦𝑦 = 695.45𝑐𝑚4 ➢ Determinamos la distancia metacéntrica 𝑀𝐶 ∗ 𝐶𝐺 = 𝐼𝑦𝑦 𝑉𝑠 − 𝐶𝐺. 𝐶𝐹 𝑀𝐶. 𝐶𝐺 = 695.45𝑐𝑚4 166.8𝑐𝑚3 − (3.26 − 1.76) MC. CG =2.67 cm CASO N°2 ➢ Centro de empuje cuando esta de la siguiente forma. Fig.17 Segundo Caso Por simetría X = 0 Y = 8.6- 3.26 =5.34 Y =5.34 cm C.G: (0,5.34) 𝑌 = 1 ∗ 14 ∗ 3.8 ∗ 1.9 + 1 ∗ 81.1 ∗ 1.60 ∗ 4.6 1 ∗ 14 ∗ 3.8 + 1 ∗ 81.1 ∗ 1.60 Y=3.82cm.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 19 ➢ Determinación de la altura de calado C =5.4 cm. ➢ Determinamos el volumen del agua desalojado ❖ Peso específico del agua 1000kg/m3 ❖ Vs: volumen de la parte del elemento sumergido 𝑉𝑠 = 0.1668kg 1000kg/m3 =0.0001668m3 𝑽𝒔 = 𝟏𝟔𝟔. 𝟖𝒄𝒎𝟑 ➢ Determinamos el momento de inercia del área cortada por él agua. 𝑀𝐶 ∗ 𝐶𝐺 = 𝐼𝑦𝑦 𝑉𝑠 − 𝐶𝐺. 𝐶𝐹 𝑀𝐶. 𝐶𝐺 = 695.45𝑐𝑚4 166.8𝑐𝑚3 − (534 − 3.2) MC. CG =2.03cm 9. RESULTADOS Y SU RESPECTIVO ANALISIS DESCRICION CASO 1 CASO 2 Vdessalojado 166.8𝑐𝑚3 166.8𝑐𝑚3 ALTURA DE CALADO 3.1 cm 5.4 cm. PESO ESPECIFICO DEL AGUA 1000kg/m3 1000kg/m3 CG 3.26 cm 5.34 cm Iyy 695.45cm4 695.45cm4 CENTRO DE FLOTACION(Y) 1.76 cm 3.82cm. MC.CG 2.67cm 2.3cm ➢ El metacentro se encuentra por encima del centro de gravedad. ➢ Para ambos casos MC.CG>0, entonces el sólido va a ser estable. ➢ El momento de inercia para ambos casos será igual, porque su centro de gravedad se encuentra en el mismo punto. ➢ El desplazamiento del agua para ambos casos llega a los mismos puntos quiere decir que es simétrico con respecto al eje
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 20 10. CONCLUSIONES ➢ Podemos concluir que cuando la fuerza de flotabilidad es mayor a la del peso del cuerpo que se esté sumergiendo, este flotar, y buscara su equilibrio, pero si el cuerpo no está totalmente sumergido la fuerza de flotabilidad será menor, pero igual buscara su equilibrio. ➢ Con este trabajo realizado, podemos decir que ya se tiene un mejor conocimiento de flotabilidad y estabilidad, un cuerpo flotara sobre otro si su densidad es menor. ➢ Un cuerpo a ser sometido a un fluido siempre buscara su lado estabilizarse. ➢ El sólido que hemos experimentado flota por dos lados esto se debe que si lo introducimos por los otros regresa a su estado inicial.
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 21 11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ➢ file://D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Un%20Cuerpo%20Flotante%2 0f.html ➢ OCTAVIO L.G, (206). estática de fluidos: 3era, ed: Universidad Politécnica de Madrid. ➢ file://D:/descargas/fluidos/Estabilidad%20de%20Cuerpos%20Flotantes%20y% 20Sumergidos.html ➢ GILES, RONAL V, (1969). Mecánica de fluidos e hidráulica: 1era .ed: mc. Graw Hill. ➢ http://www.academia.edu/4874269/flotabilidad_y_estabilidad ➢ DinámicadelosfluidosconaplicaciónenlaIngeniería-JamesW.Daily–Donald
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    Universidad nacional autónomade chota MECÁNICA DE FLUIDOS I 22 12. ANEXOS Inicio de realización de la practica Pesando el sólido Medición del agua INTRODUCIDO EN EL BALDE Introducimos el sólido al agua Midiendo el desplazamiento del agua marcado y midiendo a donde alcanzo el agua
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