ESTTICA DE FLUIDOS (3) Mecnica de Fluidos

ANALICEMOS:

Por qu flotan los barcos?

Qu es un iceberg? Cunto del iceberg podemos ver?

Se puede flotar sin nadar?

Esfuerzos Normales.

Aplicacin de la viscosidad

Densidad y peso especfico

Presin

CONCEPTOS PREVIOS

Al pesar un objeto dentro del agua, se puede notar mas ligero. Por qu?

Los objetos de madera flotan en el agua. Por qu?

Estas observaciones demuestran que el fluido lquido ejerce una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo sumergido en el.

Esta se llama fuerza de flotacin y se denota por FB. Se debe al aumento de la presin en un fluido con profundidad. Observemos:

1. FLOTACIN (1)

Esta fuerza de flotacin es independiente de la distancia del cuerpo a la superficie

1. FLOTACIN (2)

Las fuerzas de flotacin que actuan sobre un cuerpo slido sumergido en

un fluido y la fuerza que actua sobre

una masa del fluido, de la misma

forma, a la misma profundidad, son

identicas.

La fuerza de flotacin FB, actua hacia arriba pasando por el centroide C del

volumen desplazado y es igual al peso

W del volumen de fluido desplazado,

pero en direccin opuesta

W y FB, tienen la misma lnea de accin para crear un momento cero

(Principio de Arqumedes)

1. FLOTACIN (3)

CUERPOS FLOTANTES

Para cuerpos flotantes, se cumple que el peso del cuerpo debe ser igual a la fuerza de flotacin.

La fuerza de flotacin ser igual al peso del volumen desplazado por la parte sumergida del

cuerpo, resultando:

1. El cuerpo permanece en reposo en cualquier parte

del fluido, cuando su densidad es igual a la

densidad del fluido.

2. S hunde hasta el fondo cuando la densidad del

cuerpo es mayor a la del fluido.

3. Asciende hasta la superficie y flota, cuando la

densidad del cuerpo es menor que la densidad del

fluido.

Si el cuerpo se encuentra sumergido en la interfaz entre dos fluidos no miscibles, se considerar el peso de los volmenes desplazados de cada fluido (como se ve en la

figura).

Ya que la fuerza de flotacin es el peso del volumen desplazado, se ubica en el centroide de dicho volumen:

Si al peso del cuerpo se le resta la fuerza de flotacin se obtiene el peso aparente.

1. FLOTACIN (4)

Ejemplo 01. Se sabe que la barcaza rectangular de la

figura es de 15 m. de largo. La barcaza se carga con

una masa de 900 Kg. lo que provoca que se hunda 10

mm. Qu tan ancha es la barcaza?

1. FLOTACIN (5)

Ejemplo 02. La barcaza de 3 m de ancho mostrada pesa 20 kN vaca. Se propone que

transporte una carga de 250 kN. Calcule el calado en:

(a) El agua dulce

(b) Agua salada (S=1.03)

1. FLOTACIN (6)

Ejemplo 03. Un cubo con peso de 445 N se baja a un tanque que contiene una capa de agua encima de una capa de mercurio. Determine la posicin del bloque

cuando se alcanza el equilibrio.

1. FLOTACIN (7)

1. FLOTACIN (8)

Se desea saber el peso especfico y gravedad especfica de un cuerpo de composicin desconocida. Su peso en el aire es de 200 Lb y su peso en el agua es

de 150 lb.

Usa el principio de flotacin para medir la densidad relativa de lquidos.

Resolviendo:

1. FLOTACIN: HIDRMETRO (9)

1. FLOTACIN: HIDRMETRO (10)

EJEMPLO 2

Qu aprendimos hoy?