ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
INGENIERIA CIVIL “HIDRAULICA BASICA” PRACTICA 2: “HIDROSTATICA ”
PROFESOR: LOZANO BERMUDEZ JUAN JOSE ALUMNO: MARTINEZ DIONICIO EDUARDO JAVIER
GRUPO: 4CM6
FECHA: 24/octubre/2017
OBJETIVOS Comprender el concepto de carga de presión, la variación de la presión en un líquido con la profundidad y altura de carga de presión.
Principio de Arquímedes: observar y comprender experimentalmente el principio de Arquímedes.
Principio de Pascal: observar y comprender experimentalmente el principio o Ley de Pascal. EQUIPO UTILIZADO • Carga de presión: a) Balanza hidrostática: es un mecanismo experimental destinado al estudio de la fuerza de impulso ejercida por fluidos sobre los cuerpos en ellos inmersos. b) Vasos de precipitados de 600 ml c) Tubos de ensaye con variación en forma y volumen d) Contrapesos • Principio de Arquímedes: a) Balanza de Arquímedes b) Cilindros de Arquímedes (1 cerrado y otro abierto) c) Contrapesos d) 2 vasos de precipitado(2000 ml y 100 ml) e) Tubo de vidrio biselado f) Tapa de vidrio con incrustación al centro de un hilo • Principio de Pascal: a) Soporte universal b) Pinzas para soporte universal c) Globo, jeringa o pulpo de Pascal: Consiste en un recipiente horadado en diferentes partes de su superficie, se tapa cada orificio con cera u otro material, se procede a llenar con agua la jeringa y se oprime el émbolo. La presión se transmite a todo el líquido y este saldrá por los orificios con la misma fuerza
d) Capsula de metal con membrana elástica conectado a un manómetro diferencial e) Recipiente de vidrio
CONSIDERACIONES TEÓRICAS La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica que estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.
La presión (P) se relaciona con la fuerza (F) y el área o superficie (A) de la siguiente forma: P=F/A. La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente: P = γh Siendo: P: presión γ: Peso específico del fluido h: altura El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en Newton (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
O bien
Donde E es el empuje, ρf es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa. De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones normales y descritas de modo simplificado) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.
El Principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623 – 1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad todas las direcciones y en todos los puntos del fluido en.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Para el experimento de la carga de presión se utilizaron distintos tubos de ensaye con diferente forma y volumen, fueron colocando cada uno en la báscula hidrostática y procedieron a llenarlos con agua, luego pudimos observar que el líquido fue descendiendo hasta que alcanzo la misma altura en todos los tubos sin importar su forma.
En el experimento del principio de Arquímedes utilizamos la balanza y los cilindros de Arquímedes, pudimos ver que al sumergir los cilindros en el vaso de precipitados, el líquido ascendía una altura igual al peso de los cilindros.
En el experimento con el globo de pascal se llenó el globo con agua con azul de metilo y luego se procedió a tapar el globo e introducir un tubo para generar presión, pudimos ver que no importaba la presión que se ejercía, el empuje era el mismo en todas las “patas” del globo.
CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la ecuación fundamental de la hidrostática?
La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente: P = γh
Siendo: P: presión γ: Peso específico del fluido h: altura 2. Escriba usted el Principio de Pascal:
Toda presión ejercida en el seno de un fluido se transmite con la misma magnitud en todas las direcciones. 3. ¿Cuál es la diferencia entre presión y empuje?
La presión es una fuerza que se ejerce en todas direcciones y el empuje no. 4. Menciona tres aplicaciones donde intervenga el principio de Arquímedes: o Los globos aerostáticos o En los submarinos o Los barcos flotan gracias al principio de Arquímedes. 5. Si se sumergen dos esferas de diferente peso y de igual volumen en un recipiente con agua, ¿Cómo es el empuje ascendente en ambas?, ¿es igual o diferente? ¿Por qué?
Será diferente porque el volumen de líquido desalojado depende del peso del volumen que se introduce y no del volumen en si. 6. Menciona algunas aplicaciones de la presión hidrostática:
FRENOS HIDRÁULICOS: El movimiento del pedal del freno fuerza a un pistón para que se mueva en el cilindro. Esto aplica presión a un líquido delante del pistón, obligándolo a pasar (bajo presión) a través de los conductos de freno hacia los cilindros de ruedas.
Neumáticos de los automóviles: se inflan a una presión de 310.263,75 Pa, lo que equivale a 30 psi (utilizando el psi como unidad de presión relativa a la presión atmosférica). Esto se hace para que los neumáticos tengan elasticidad ante fuertes golpes (muy frecuentes al ir en el automóvil). El aire queda encerrado a mayor presión que la atmosférica dentro de las cámaras (casi 3 veces mayor), y en los neumáticos más modernos entre la cubierta de caucho flexible y la llanta que es de un metal rígido.
Refrigeración: la refrigeración se basa en la aplicación alternativa de presión elevada y baja, haciendo circular un fluido en los momentos de presión por una tubería. Cuando el fluido pasa de presión elevada a baja en el evaporador, el fluido se enfría y retira el calor de dentro del refrigerador.
DIRECCIÓN HIDRÁULICA: El sistema de dirección hidráulica funciona a través de una bomba, que presuriza un fluido líquido y es enviado por tubos y mangueras a la caja de dirección.
7. Menciona tres aplicaciones donde intervenga el principio de Pascal: o El gato hidráulico funciona gracias al principio de Pascal.
CONCLUSIONES Podemos comprobar que el principio de Arquímedes es correcto, ya que pudimos observar y verificar que efectivamente se desplaza el mismo volumen del líquido que el del peso que se introduce a él. También pudimos ver que el principio de Pascal es acertado pues comprobamos que el líquido asciende a las mismas alturas en todas las direcciones. En este caso puedo agregar que con este principio también pudimos observar que el fluido siempre busca el plano horizontal sin importar la forma o el volumen que contenga un recipiente.
