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• Wendy Burga Arango

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

TITULO ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS FLOTANTES

I.

INTRODUCCIÓN. El siguiente informe es sobre la práctica de estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes la cual es una práctica muy importante en la ingeniería debido a que ésta se fundamenta mucho en leyes físicas como el principio de Arquímedes que nos permite entender porque un cuerpo flota y otros se sumergen en un líquido, etc.

El poder estudiar la estabilidad de cuerpos flotantes y sumergidos nos ayuda a concluir cuando un cuerpo flota o se sumerge dentro el agua, etc.

El conocimiento de la estabilidad de cuerpos flotantes en un líquido nos ayuda en el área de la estática de fluidos ya que podemos saber cuándo un cuerpo es estable, si existe estabilidad diferente, o el cuerpo es inestable.

En esta práctica de laboratorio se determinará una de las propiedades más importantes de la estabilidad de los cuerpos flotantes.

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II.

OBJETIVOS

2.1.

OBJETIVO GENERAL 

2.2.

Calcular la estabilidad de cuerpos flotantes.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Determinar el valor del MC.CG, para poder decir si un cuerpo es estable, el cuerpo es inestable, o existe estabilidad indiferente.



Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en clase para la solución de un problema real.

III.

JUSTIFICACIÓN

La práctica de laboratorio, sobre la estabilidad de cuerpos flotantes y sumergidos, se desarrolla para comprobar experimentalmente los valores teóricos con los valores prácticos, Se sabe que todos los cuerpos poseen comportamientos diferentes, frente a condiciones como la fuerza, peso y esto influencia en sus propiedades de estabilidad.

IV.

ALCANCES: Para realizar dicha práctica utilizamos los siguientes materiales e instrumentos.

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 balde de color blanco

 Wincha. Utilizado para medir las dimensiones de la tina y el flotador.

V.

REVISIÓN DE LA LITERATURA. 5.1 FLOTACION 5.1.1 DEFINICION: El principio de flotación nace sin fundamento matemático en la antigua Grecia, es conocido por todos que Arquímedes fue el primer hombre en notar que al sumergir un cuerpo en fluido, este desplazaba dicho fluido un volumen igual a sumergido, y este descubrimiento lo hizo mientras se sumergía en su tina llena hasta el borde de agua y esta se derramaba, posteriores medicines le demostraron que el volumen desplazado correspondía

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exactamente al del cuerpo sumergido, y posterior a este descubrimiento se comenta (Sin sustento histórico) que corría desnudo por las calles gritando Eureka (“Lo descubrí” en español).

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5.2 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: Ley física que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un líquido, éste experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua, y explica por qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen ser más ligeros en este medio. El concepto clave de este principio es el “empuje”, que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua. Por ejemplo, si un bloque metálico que posee un volumen de 100 cm3 se hunde en agua, desplazará un volumen similar de agua cuyo peso aproximado es 1 N. Por tanto, el bloque parecerá que pesa 1 N menos. Un objeto flota si su densidad media es menor que la densidad del agua. Si éste se sumerge por completo, el peso del agua que desplaza (y, por tanto, el empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta que el peso del agua desplazada por la parte sumergida sea exactamente igual al peso del objeto flotante. Así, un bloque de madera cuya densidad sea 1/6 de la del agua, flotará con 1/6 de su volumen sumergido dentro del agua, ya que en este punto el peso del fluido desplazado es igual al peso del bloque. Por el principio de Arquímedes, los barcos flotan más bajos en el agua cuando están muy cargados (ya que se necesita desplazar mayor cantidad de agua para generar el empuje necesario).Además, si van a navegar en agua dulce no se pueden cargar tanto como si va a navegar en agua salada, ya que el agua dulce es menos densa que el agua de mar y, por tanto, se necesita desplazar un volumen de agua mayor para obtener el empuje necesario. Esto implica que el barco se hunda más.

5.3 CUERPO FLOTANDO El empuje se ejerce sobre la base del cuerpo. El peso se compensa con el empuje.

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5.4 CUERPO SUMERGIDO Al estar ahora el cuerpo sumergido, la cara de abajo está más hondo que la cara de arriba. Quiere decir que hay más presión en la cara de abajo que en la cara de arriba. Esa diferencia de presión genera el empuje.

En general, se tienen las tres posiciones:

5.5 CONDICIÓN DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS EN FLOTACIÓN El equilibrio de un cuerpo flotante se clasifica en tres tipos. 5.5.1 ESTABLE. Una fuerza actúa por ejemplo el empuje del oleaje o del viento origina una inclinación lateral pero cuando esta cesa el cuerpo vuelve a su posición original. Este tipo de equilibrio lo tienen los cuerpos de centro de gravedad bajo.

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5.5.2 INESTABLE. La fuerza actuante origina el volteo brusco del cuerpo (zozobra) el cual después recupera una posición más o menos estable. Este equilibrio lo tienen aquellos cuerpos cuyo centro de gravedad es alto. 5.5.3 INDIFERENTE. La fuerza actuante origina un movimiento de rotación continua del cuerpo cuya velocidad es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza y cuya duración es la misma que de dicha fuerza. Este tipo de equilibrio lo poseen cuerpos cuya distribución de la masa es uniforme, por ejemplo la esfera, el cilindro. 5.6 ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES 5.6.1 Estabilidad vertical: Un objeto tiene estabilidad vertical cuando una desviación pequeña respecto al equilibrio da lugar a una fuerza de restauración. 5.6.2 Estabilidad rotacional: un objeto tiene estabilidad rotacional cuando una desviación pequeña respecto al equilibrio da lugar a un momento de restauración.

5.7 Análisis de la Estabilidad de cuerpos Flotantes Cuerpo en posición inicial

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Donde. G: centro de gravedad del objeto C: centro de presiones del objeto flotante (centro de gravedad de porción sumergida) AE: línea de flotación. Vs: volumen sumergido = Vo.

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METODOLIGÍA Y PROCEDIMIENTO 9

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 Se midió la longitud y el ancho y altura del flotador y también de la tina su longitud y ancho con la Wincha.

 Se midió

la distancia desde la base al centro de gravedad del

flotador.  Se medió en el balde la distancia del desplazamiento del agua para calcular el volumen desplazado.

 Se realizaron los diferentes cálculos para determinar GM

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VII.

RECOMENDACIONES 

Se recomienda realizar un estudio sobre la influencia de la densidad en la viscosidad cinemática de los diferentes fluidos.



Se recomienda analizar la importancia de la flotabilidad de cuerpos sumergidos y cómo influye el ángulo en la rotación y en el volumen desplazado..

 VIII.

IX.

CONCLUSIONES  En el momento de tomar nota de las medidas se recomienda hacerlo con mucho cuidado y precisión ya que de ello dependerá los resultados.  Se concluyó la práctica y se determinó correctamente la estabilidad del cuerpo.

BIBLIOGRAFÍA.

 LONGA ALVAREZ, José, separata de clases de Mecánica de Fluidos I, UNC, Cajamarca.  SOTELO AVILA, Gilberto, (1997), Hidráulica general volumen 1, Editorial Limusa México.

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ANEXOS.

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