Prctica; Flotacin y Estabilidad.Facultad de Ingeniera. Laboratorio de Mecnica de Fluidos.

Resumen. En esta prctica se abordaron dos temas, la flotacin y estabilidad, cada uno de ellos es de gran importancia ya que por una parte la flotacin es una gran ventaja para los seres humanos mientras que la estabilidad se asocia con tener una mejor flotacin, sin percances. En los experimentos que se llevaron a cabo se pudo visualizar que por qu y cmo de la flotacin, que factores influyen y lo que sucede al momento de entrar en contacto el flotador con el fluido, mientras que por otra parte se comprob la importancia de la estabilidad y como es que diversas causas actan en ella, como lo es el metacentro y el punto de gravedad de cuerpo flotante.

Introduccin. Principio de Arqumedes.- El principio de Arqumedes se enuncia de la siguiente forma: La fuerza boyante sobre un objeto inmerso en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por ese objeto1.Por fluido desplazado se entiende un volumen de fluido igual al volumen del objeto sumergido, o de aquella parte del objeto sumergida si este flota o si slo est parcialmente sumergido (el fluido que sola estar donde est el objeto). La fuerza boyante ocurre porque la presin en un fluido aumenta con la profundidad. Por tanto, la presin ascendente sobre la superficie inferior de un objeto sumergido es mayor que la presin descendente sobre su superficie superior.Flotacin.- La flotacin, en el caso de cuerpos con densidades cercanas a la del lquido, implica una inmersin parcial hasta que el empuje hidrosttico se equilibra con el peso propio de la parte que sobresale del nivel de lquido.Centro de Gravedad.- El punto de aplicacin de la fuerza de empuje hidrosttico es el centro de gravedad de la masa de lquido desplazada.Estabilidad.- Un cuerpo en un fluido es considerado estable si regresa a su posicin original despus de habrsele 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).Fig. 1 Estabilidad de cuerpos sumergidos.GGGBBB

1(Giancoli, 2006, pg. 263)

Condicin de estabilidad para cuerpos flotantes: la condicin para la estabilidad de cuerpos flotantes es que un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad (G) est por debajo del metacentro (M). El metacentro se define como el punto de interseccin del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posicin de equilibrio y la recta vertical que pasa por el centro de flotabilidad (B) cuando el cuerpo es girado ligeramente.Fig. 2 Estabilidad de cuerpos flotantes.GGBBM

MetodologaLa metodologa a seguir fue la siguiente:Se comenz por tomar las medidas del barco a sumergir, posterior a esto se coloc sobre el fluido (agua) y se procedi a estabilizarlo mediante contrapesos hasta que se tuvo estable verificando esto mediante el ngulo de inclinacin y las medidas del barco que se sumergi de cada esquina, continuamos con el experimento tomando cinco medidas de inclinacin del barco en cada punto distinto de colocacin del centro de gravedad obteniendo as quince mediciones diferentes y observando lo que produca las diferentes posiciones del punto de gravedad.

Resultados. Angulo ()

C3 AltoC2 Medio

C1 Bajo Grafica 1. Angulo-Posicion. Centro de gravedad, bajo, medio y altoPosicin (cm)C1 Bajo C2 Medio C3 Alto

Para realizar el clculo del metacentro se sustituyen los datos de posicin ngulo y pesos en la siguiente formula:MC= . Ecuacin 1.- clculo del metacentroPosicin (cm)Angulo()Metacentro(cm)

8.5117.16

7.09.56.85

5.57.56.84

4.066.23

2.545.86

Tabla 1. Centro de gravedad bajoPosicin (cm)Angulo()Metacentro(cm)

7.5125.78

6105.57

4.57.55.60

35.55.10

1.53.54.02

Tabla 2. Centro de gravedad medioPosicin (cm)Angulo()Metacentro(cm)

4.5123.47

4113.37

393.10

272.67

14.52.08

Tabla 3. Centro de gravedad alto

Discusin o anlisis de resultados. El comportamiento de la grfica es lineal, esto nos indica que dependiendo la posicin del centro de gravedad es el comportamiento de la flotacin as como la estabilidad que tendr el objeto que se est sumergiendo. Podemos decir que si el centro de gravedad se encuentra en un punto alto el objeto, en este caso barco, tendr un comportamiento menos estable que si se encuentra en un punto bajo.

Conclusiones. Para finalizar, podemos decir que el objetivo se cumpli ya que se comprob el principio de Arqumedes, ya que se pudo observar el volumen de fluido desplazado en base al objeto flotante que se coloc sobre el agua. Realizando y visualizando el volumen del fluido en el recipiente y posteriormente colocando el objeto se visualiz la cantidad (volumen) de lquido desplazado por el objeto flotanteSe aprendi y comprendi el tema de flotacin y estabilidad y como es que existen diversos elementos que influyen en ambos temas como el metacentro, el centro de gravedad, metacentro, etc. Asi como su funcin en la estabilidad y por ende la flotacin. Se puede mencionar que al obtener la ubicacin del metacentro podemos definir si el objeto es estable ya que en lo visto, si en un cuerpo flotante el centro de gravedad est por debajo del metacentro el cuerpo flotante ser estable, mientras que si sucede al revs, el centro de gravedad est por encima del metacentro habr un vuelco y en consecuencia hundimiento.

Referencias. http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria20/feria115_01_principio_de_arquimedes_aplicado_al_funcionamiento.pdf Fecha de consulta: 01/09/14

http://www.unet.edu.ve/~aostos/LinkedDocuments/Estabilidad%20de%20un%20cuerpo%20flotante.doc Fecha de consulta: 01/09/14