sesion 05 - flotabilidad y estabilidad
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8/13/2019 Sesion 05 - Flotabilidad y Estabilidad
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Ing. Pedro Mantilla Silva
Mecnica de Fluidos I(GEAF413)
Semana 05
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Ejercicio de repaso 01
Un automovil pesado se sumergien un lago por accidente y qued
sobre sus ruedas. La puerta mide
1.2 m de altura y 1 m de ancho, y el
borde superior de la misma est 8m abajo de la superficie libre del
agua.
Determine la fuerza hidrosttica
sobre la puerta y la ubicacin delcentro de presin, y determine si el
conductor puede abrir la puerta.
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Boyas
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Barco cisterna
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Plataforma petrolera
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Aprendiendo a nadar
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Submarino
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Buzo
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Mecnica de Fluidos I(GEAF413)
Flotabilidad y Estabilidad
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Flotabilidad
Un cuerpo en un fluido, ya sea que flote o est sumergido,experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que
desplaza.
La fuerza de flotacin acta en direccin vertical hacia arriba a
travs del centroide del volumen desplazado, y se define enforma matemtica por medio del principio de Arqumedes.
=
Donde:
Fb= Fuerza de flotacin
f= Peso especfico del fluido
Vd= Volumen desplazado del fluido
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Estabilidad de cuerpos sumergidos
La condicin de estabilidad para los cuerpos sumergidos porcompleto en un fluido es que su centro de gravedad (G) est por
debajo de su centro de flotabilidad (B)
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Estabilidad de cuerpos flotantes
Un cuerpo flotante es estable si el cuerpo es pesado en el fondoy en consecuencia el centro de gravedad G se encuentra sobre
el centroide B del cuerpo, o si el Metacentro M se encuentra
sobre el punto G. Sin embargo, el cuerpo se vuelve inestable si
el punto M se encuentra bajo el punto G.
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Ejemplo 5.2
Considere un bloque cbico grande de hielo que flota en el mar.Las gravedades especficas del hielo y del agua de mar son 0.92
y 1.025, respectivamente. Si una parte de 10 cm de alto del
bloque de hielo se extiende por encima de la superficie del
agua, determine la altura del bloque de hielo por abajo de lasuperficie.
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Ejemplo 2
El cilindro que se muestra esthecho de un material uniforme.
Cul es su peso especfico?
Si el cilindro se coloca en agua
dulce a 95C. Cunto de sualtura quedara fuera de la
superficie?
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Solucin
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Ejemplo 3
La figura muestra una barcaza fluvial utilizada para transportar materiales agranel. Suponga que el centro de gravedad de la barcaza se ubica en su
centroide y que esta flota con 8.00 pies sumergidos. Determine el ancho
mnimo que garantizara su estabilidad en agua marina.
Suponga que agregamos carbn triturado a la barcaza de modo que esta se
sumerge a una profundidad de 16.0 pies y su centro de gravedad se eleva a13.50 pies del fondo de la embarcacin. Determine el ancho mnimo para
lograr la estabilidad
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Solucin
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Ejemplo 4
La figura ilustra el casco de una barcaza que, cuando est cargada porcompleto, pesa 150 kN. Las figuras (b) a (d) muestran las vistas superior,
frontal y lateral de la embarcacin, respectivamente. Observe la ubicacin
del centro de gravedad cg. Determine si el bote es estable en agua dulce.
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Ing. Pedro Mantilla Silva
Mecnica de Fluidos ISEMANA 01
Actividades de aula
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Trabajo Grupal (mx. 5 alumnos)
Disee un programa para determinar la estabilidad de un bloque rectangularde longitud y altura dadas conforme el ancho vara. Debe solicitar datos de la
longitud, altura y peso (o peso especfico), y el peso especfico del fluido.
Modifique el ancho en incrementos escogidos, desde valores pequeos hasta
ms grandes, y calcule la extensin de las anchuras donde la altura
metacntrica es positiva y por tanto el bloque diseado estable. Construya lagrfica de la altura metacntrica versus el ancho.
Este trabajo ser considerado como Prctica Calificada y ser expuesto al
profesor.
Se considerar para el puntaje, la calidad del programa as como la
presentacin visual del mismo. Se recomienda realizarlo en MS-EXCEL o en MATLAB
Fecha de presentacin 10/10/2012 en clase en medio magntico (CD, DVD,
USB, etc) con los nombres y apellidos de los participantes grabados (o
rotulados) en el medio.