II Objetivos Determinar el empuje hidrosttico que actua sobre la superficie sumergida en el agua Relacionar el peso que actua sobre el instrumento y ver asi la fuerza que actua en el agua Determinar la posicin de la lnea de accin del empuje y comparar la sosicion calculada experimentalmente con la teoraIII Marco teoricoLa mecnica de fluidos esta basada en las leyes clsicas y dinmica a situaciones en las cuales los fluidos pueden ser tratados como medios continuos .Estas leyes pueden ser simplificadas en una tentacin de describir cuantitativamente el comportamiento del fluido.Aparato utilizado:Un cuadrante est montado sobre un brazo de balanza asentado sobre filos de cuchilla. Los filos coinciden con el centro del arco del cuadrante. Por lo tanto, de todas las fuerzas hidrostticas que actan sobre el cuadrante cuando ste est sumergido, la nica que genera un momento sobre el eje de apoyo, es ejercida sobre la cara rectangular del corte, ya que el brazo de palanca de las dems es nulo por ser stas radiales.El peso del cuadrante cuenta con un contrapeso de posicin ajustable y un platillo al que se le agregan las pesas para compensar el empuje del lquido.Este conjunto va montado sobre un tanque acrlico que puede ser nivelado mediante patas roscadas. El alineamiento correcto est indicado por un nivel de burbuja circular montado sobre la base del tanque.Un indicador fijado en un lado del tanque muestra cuando el brazo est equilibrado en posicin horizontal. El agua entra por la parte superior del tanque mediante un tubo flexible y puede vaciarse a travs de una vlvula fijada en un costado con el uso de una manguera (No se pudo hacer)Una escala situada en el lateral del cuadrante indica el nivel de agua. IV MATERIALES Y EQUIPOS1Aparato de presin hidrosttica1Juego de pesas, de 5 a 50 g1Probeta1Jarro V Metodologa Las fuerzas actuantes son el peso aplicado y el empuje de presin hidrosttico sobre la cara de final del cuadrante.Las dimensiones siguientes del equipo son usadas en los clculos apropiados. de ser requeridos estos valores pueden ser comprobados como parte del procedimiento experimental y substituidos con su propia medidaSimbolosUNIDADES

Anchura de cuadranteBMetros

Altura de cuadranteDMetros

Longitud de brazo de equilibrioLMetros

Cuadrante para girarHMetros

Plano vertical parcialmente sumergidoLa grafica (c1) es una representacin esquemtica del aparato que define las dimensiones fsicas.Dnde:d es la profundidad de sumersin F es la fuerza hidrosttica sobre el planoHcg es la profundidad del centroide Ycp es la profundidad del centro de presin h es la distancia de la lnea de accin de empuje debajo del pivoteFrmulas para calcular Para cuerpos parcialmente sumergidosFuerzaNFFormulaF=pgBd2/2

Centro de presin experimentalmhFormulah=mgL/F

Centro de presin tericomhFormulah=H-d/3

Frmulas para calcular cuerpos totalmente sumergidos(r1)FuerzaNFFormulaF=pgBD(d-D/2)

Centro de presin experimentalmhFormulah=mgL/F

Centro de presin tericomhFormulah=(D2/12+(d-D/2)2)/(d-D/2)+H-d

r1

VI Procedimiento Calibracion de Equipo 1. Medir el brazo del aparato de presin hidrosttica 2 .anchura del cuadrante 3 .altura del cuadrante4. masa de las pesas puestas5. Profundidad de inmersin Mediciones de proceso Aadir una pequea masa a la suspensin de peso y usando un jarrn, vierta agua en el tanque. siga aadiendo el agua hasta que el empuje hidrosttico sobre la cara de final del cuadrante haga que el brazo de equilibrio se eleve.Aseguerese que no haya agua derramada sobre las superficies superiores del cuadrante o los lados .Aada el agua hasta que el brazo de equilibrio sea horizontal ; Usted debe de medir con precisin .Lea la profundidad de inmersin de la escala sobre la cara del cuadrante , mas resultados ms exactos pueden ser obtenidos al leer debajo de la superficie y de esta ,manera evitar los efectos de tensin superficial Repita el procedimiento anterior para cada incremento en la carga aadiendo respetivamente pesas en el gancho en suspensin. Siga hasta que el nivel del agua alcance la cima de la escala superior , los datos obtenidos estn en la (tabla C2y c3) Medicion de superficie parcialmente sumergida , con las formulas (r1)Para el primer punto con peso de 0.50kg

Primero calculamos la fuerza F=pgBd2/2p=densidad del agua 1000g=9.8B=0.074d=0.04Hallando la fuerza F=(1000*9.8*0.074*0.042)/2 F=( 1.16032 )/2F=0.58016(N) Calculo del centro de presin experimental para (0.005kg) m=0.05kg g=9.8m/s2 L=0.275mh= mgL/Fh=(0.05*9.8*0.275)/(0.58016)h=0.23226(m)

calculo de Centro de presin terico para (0.005kg)H=0.200md=0.04mh=H-d/3h=0.1866(m)

Y asi sucesivamente para todos los puntos de la superficie parcialmente sumergida , todos estn en la tabla (f1)

Medicion para superficie totalmente sumergidaPara el punto de peso 0.9kgPrimero calculamos la fuerza F=pgBD(d-D/2)Dado que =p=1000g=9.8 m/s2B=0.074md=0.144mD=0.100mAplicamos F=(1000*9.8*0.074*0.100)*(0.144-0.100/2)F=6.81688NCalculo de centro de presin experimental m=0.09kgg=9.8L=0.275F=6.81688Nh=mgL/Fh=0.03558Calculo de centro de presin teoricoD=0.100d=0.144H=0.200h=(D2/12+(d-D/2)2)/(d-D/2)+H-dh=0.20286Y asi sucesivamente para lso dems puntos . resultados en la tabla (f2)

ResultadosSuperficie parcialmente sumergida (0.1>d)LecturaW(kg)d(m)F(N)h(m) teoricoh(m)Experimental

10.050.040.580160.18660.23226

20.0750.050.90650.18330.22297

Tabla f1

Superficies totalmente sumergidaslecturaWdFhexperimentalh teorico

10.090.1446.816880.0355807940.15886525

20.110.1386.381760.0464527030.1594697

30.140.1295.729080.0658569960.16054852

40.160.1235.293960.0814513140.16141553

50.20.1144.641280.1161317570.16302083

60.230.1064.061120.1526303090.16488095

70.250.1023.771040.1786642410.16602564

80.280.0963.335920.2262044650.16811594

90.30.092.90080.2787162160.17083333

100.350.082.17560.4335585590.17777778

110.40.071.45040.7432432430.19166667

120.50.048-0.14504-9.290540541-0.26666667

130.550.038-0.87024-1.7032657660.08055556

140.60.026-1.74048-0.9290540540.11527778

150.650.014-2.61072-0.6709834830.12685185

160.680.008-3.04584-0.6016731020.13015873

Datos de llenado para parcialmente sumergido(Altura del cuadrante es 0.1d)Peso(g)Magnitud marcada(cm)Magnitud subida realmente(cm)}

905.614.4

1106.213.8

1407.112.9

1607.712.3

2008.611.4

2309.410.6

2509.810.2

28010.49.6

300119

350128

400137

50015.24.8

55016.23.8

60017.42.6

65018.61.4

68019.20.8

Tabla c3

Grafica C1