Fuerzas hidrostáticas sobre
superficies planas y curvas
Mecánica de fluidos –Harry A. Yapu Maldonado
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Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas y curvas: Principios básicos, Diapositivas de Mecánica de Fluidos
Las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre superficies planas y curvas sumergidas en un fluido, incluyendo el cálculo de la magnitud y el punto de aplicación de la fuerza hidrostática, así como la relación con el centroide de la superficie. Además, se abordan casos específicos de superficies planas y curvas, y se discute la flotación de objetos en un fluido.
Qué aprenderás
- ¿Cómo se afecta la flotación de un objeto en un fluido por su densidad relativa a la densidad del fluido?
- ¿Cómo se determina la magnitud y el punto de aplicación de la fuerza hidrostática sobre una superficie plana sumergida?
- ¿Cómo se relaciona la presión en el centroide de una superficie sumergida con la presión promedio sobre ella?
- ¿Cómo se calcula la fuerza hidrostática que actúa sobre una superficie curva sumergida?
- ¿Cómo se calcula la fuerza hidrostática que actúa sobre una superficie curva vertical o horizontal?
Tipo: Diapositivas
2019/2020
1 / 35
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Fuerzas hidrostáticas sobre
superficies planas y curvas
Mecánica de fluidos – Harry A. Yapu Maldonado
Introducción
- https://youtu.be/KBS4C5XPGgA
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
Considere una superficie superior de una placa plana de forma arbitraria cuya superficie (normal al plano de la página) se interseca con la superficie libre horizontal y forma un ángulo , y la línea de intersección se toma como el eje x.
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
- h es la distancia vertical del punto a la superficie libre.
- y es la distancia del punto al eje x (al punto O).
- La fuerza hidrostática resultante F R que actúa sobre la superficie se determina cuando se integra la fuerza PdA que actúa sobre un área diferencial dA sobre toda el área superficial
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
Está relacionado con la coordenada “y” del centroide (o centro) de la superficie por Sustituyendo El
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
- La presión en el centroide de la superficie equivale a la presión promedio sobre la superficie y esta es:
- La distancia vertical del centroide a la superficie libre del líquido es:
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
- En general, la línea de acción de la fuerza hidrostática resultante no pasa por el centroide de la superficie (está debajo, en donde la presión es más alta). El punto de intersección de la línea de acción de la fuerza resultante y la superficie es el centro de presión.
- La ubicación vertical de la línea de acción se determina cuando se iguala el momento de la fuerza resultante al momento de la fuerza de presión distribuida, respecto al eje x.
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES
PLANAS SUMERGIDAS
Donde y P es la distancia del centro de presión al eje x e es el segundo momento de área (llamado también momento de inercia del área) respecto al eje x.
- Para P 0 = 0 , que suele ser el caso cuando se ignora la presión atmosférica, se simplifica a:
- Si se conoce y P , la distancia vertical del centro de presión a la superficie libre se determina a partir de h P = y P sen.