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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: Mecánica de Fluidos I

TEMA: Fluidos en el Movimiento del Cuerpo Rígido

DOCENTE: Ing. PALMA FERNANDEZ, Luis PRESENTADO POR: ATENCIO POLO Alex CABELLO FLORES Edson CONDOR HINOSTROZA Dario RAMOS MELGAR Dennys SALVADOR ORTEGA Jefferson

Cerro de Pasco – Perú 2020

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CONTENIDO INTRODUCCION........................................................................................................3 CUERPO.......................................................................................................................4 1. ÁREAS DE APLICACIÓN DONDE SE PRESENTAN LA MECÁNICA DE LOS FLUIDOS:......................................................................................................4

2.

1.1.

Hidrometría:.............................................................................................4

1.2.

Hidráulica experimental y modelación física:.........................................4

1.3.

Hidráulica Computacional:......................................................................4

1.4.

Hidráulica Ambiental:..............................................................................4

1.5.

Administración De Recursos Hídricos:...................................................5

LA MECÁNICA DE FLUIDOS EN CADA ESPECIALIDAD APLICADA: 5 2.1.

Hidráulica de Tuberías:............................................................................5

2.2.

Hidráulica de Canales:.............................................................................5

2.3.

Energía Eléctrica:.....................................................................................5

2.4.

Creación de Diques:.................................................................................5

2.5.

Creación de Sistemas de Riego:...............................................................5

2.6.

Estructuras Hidráulicas:...........................................................................6

2.7.

Máquinas Hidráulicas:.............................................................................6

2.8.

Hidráulica Urbana:...................................................................................6

2.9.

Hidráulica Fluvial:...................................................................................6

2.10.

Hidráulica Subterránea:...........................................................................6

2.11.

Hidráulica Marítima:................................................................................6

2.12.

Eco hidráulica:.........................................................................................6

CONCLUSIONES........................................................................................................7 BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................7

Mecánica de fluidos I

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INTRODUCCION Un fluido puede estar animado de un movimiento de rotación o traslación, sometido a una aceleración constante, sin movimiento relativo entre sus partículas. Esta es una de las condiciones del equilibrio relativo y el flujo está libre de tensiones de cortante. En general no existirá movimiento entre el fluido y el recipiente que lo contiene. Son aplicables aun lo principios de estática, modificados para tener en cuenta los efectos de la aceleración. Hasta ahora se ha considerado, para el cálculo de superficies de nivel y de presión en un punto interior de un fluido, que

éste se encontraba en reposo, o bien, que podría

estar en movimiento uniforme, sin ninguna aceleración Sin embargo, cuando el fluido se encuentra en el interior de un recipiente, sin ocuparlo en su totalidad, y por lo tanto, con completa libertad de movimiento para desplazarse por el interior del mismo, y el recipiente se mueve con un movimiento acelerado o retardado, se observa que el líquido va tomando una cierta inclinación que depende de la aceleración a que se halla sometido el sistema. Para su estudio supondremos un deposito prismático con una cierta cantidad de líquido; una partícula del mismo estará sometida a tres tipos de fuerzas, es decir, la fuerza debido a la aceleración del movimiento, la fuerza debida a la aceleración de la gravedad y la fuerza que hacer girar a los líquidos en su eje vertical. PRINCIPIO DE D’ALEMBERT: Establece que la suma de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo y las denominadas fuerzas de inercia forman un sistema de fuerzas en equilibrio. A este equilibrio se le denomina equilibrio dinámico.

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OBJETIVOS 1.

OBJETIVO GENERAL 

Demostrar conocimiento y destreza sobre Fluidos en el movimiento del cuerpo Rígido

2.

OBJETIVO ESPECIFICOS 

Conocer los tres principales casos del tema FLUIDOS EN EL MOVIMIENTO DEL CUERPO RIGIDO.



Desarrollar ejercicios aplicables del tema FLUIDOS EN EL MOVIMIENTO DEL CUERPO RIGIDO.



Relacionar los ejercicios explicados, con los problemas que se le pueden presentar al personal profesional (Ing. CIVIL) en su ámbito laboral.

MARCO TEORICO 1.

FLUIDOS EN EL MOVIMIENTO DEL CUERPO RIGIDO En la estática de los fluidos la variación de presión es fácil de calcular debido a la ausencia de tensiones de cortadura. Cuando en los fluidos en movimiento no hay desplazamientos relativos de una capa con respecto a la adyacente, la tensión de cortadura es también nula en todo el fluido. En un fluido con una traslación a velocidad constante la presión varía también siguiendo las leyes de la estática. Cuando se acelera un fluido de tal manera que no haya movimiento de una capa con respecto a la adyacente, es decir, cuando el fluido se mueve como si fuese un sólido, no existen tensiones de cortadura y la variación de la presión

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puede determinarse escribiendo la ecuación del movimiento para un cuerpo libre convencionalmente elegido. Dos casos son interesantes: Una aceleración lineal uniforme y una rotación uniforme alrededor de un eje vertical. Cuando el fluido se mueve de así, se dice que se encuentra en Equilibrio Relativo.

Consideremos elemento

un

rectangular

diferencial de fluido:

Considerando la presión P, que actúa en el centro del elemento,

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las presiones en las superficies superior e inferior del elemento se pueden expresar como:

Sabemos que:

De esta manera podemos hallar las fuerzas que actúan sobre esas caras (caras horizontales):

Sumando las fuerzas que actúan sobre las superficies:

Simplificando:

La fuerza superficial que

actúa

sobre

el

elemento completo es:

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Segunda

ley

de

Newton:

Igualando:

Simplificando:

En forma explícita:

En forma escalar en cada una de las direcciones:

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Fluido en reposo: Para los fluidos en reposo sobre una trayectoria recta a velocidad constante, todas las componentes de la aceleración son cero:

1.1. ACELERACIÓN EN UNA TRAYECTORIA RECTA Teniendo un fluido reposado en un recipiente, este recipiente se mueve sobre una trayectoria recta con una aceleración constante. En el grafico podemos notar que no existe aceleración en el eje Y, en el cual la aceleración es cero obteniéndose la siguiente ecuación:

La diferencial de presión P resulta:

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Integrando la diferencial entre dos puntos cualesquiera se obtiene:

En el caso de tener una línea en el cual la presión sea la misma (presión isobárica) se va a tener la pendiente de las presiones isóbaras:

1.1.1.

1.1.1. MOVIMIENTO HORIZONTAL En un recipiente abierto que contiene un líquido sometido a una aceleración horizontal uniforme, el líquido se dispone por sí mismo de tal forma que se mueve como un sólido sometido a la acción de una fuerza aceleradora. Por ser el

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movimiento como el de un sólido, no existe ninguna tensión de cortadura en el líquido y las únicas fuerzas verticales son las debidas al peso y a la presión. En el movimiento horizontal, la aceleración en los ejes Y, Z van a ser cero, obteniéndose

la siguiente ecuación:

1.1.2. MOVIMIENTO VERTICAL Si la aceleración es vertical, la superficie libre (cuando la haya) permanece horizontal. La presión es constante en planos horizontales. 1.1.2.1.

Movimiento Vertical Descendente

Caída libre de un cuerpo de fluido: Si el cuerpo desciende con una aceleración igual a la gravedad hacia abajo.

A

partir

de:

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1.1.2.2.

Movimiento Vertical Ascendente

Si un cuerpo de fluido asciende: A partir de:

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1.2. ROTACION DE FLUIDOS EN RECIPIENTES CIRCULARES ABIERTOS En la figura se muestra un vaso lleno con agua sin ningún efecto de giro:

A continuación, la representación de un vaso lleno de agua con efecto de giro:

Sabemos que la aceleración radial es:

Las ecuaciones del movimiento para en

los

fluidos

rotación

son:

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Entonces

tenemos

que el Diferencial

Total de Presión es:

Integrando la ecuación para calcular la presión entre dos puntos cualesquiera:

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En de

el

caso

tener

una

línea en el cual la presión sea la misma (presión isobárica) considerándose dP=0 entonces se obtiene la siguiente ecuación:

Integrando:

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Se tiene la ecuación de la parábola de la superficie libre:

Sabiendo que el volumen del agua a una altura h0, antes de sufrir el efecto del giro es:

Calculando el volumen del

cascaron cilíndrico:

Igualando el volumen del agua, antes de sufrir el efecto del giro y después de sufrir el efecto del giro:

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La altura vertical máxima se tiene en el borde cuando r=R, esto es:

La diferencia máxima en las alturas entre el borde y el

centro de la superficie libre es:

APLICACIONES Y USOS

METODOLOGÍA

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EJEMPLO APLICATIVO

CONCLUSIONES Las Aplicaciones de mecánica de fluidos se ha dividido en diferentes ramas que cubren diferentes aspectos de la ingeniería civil. Están destinada de servir de gran ayuda a un ingeniero civil, ya que en el trascurso de su vida profesional se topará con diversos problemas que requerirán la ayuda de conocimientos en Mecánica de Fluidos.

BIBLIOGRAFIA https://es.scribd.com/document/394954559/FLUIDOS-EN-EL-MOVIMIENTODEL-CUERPO-RIGIDO-docx https://es.slideshare.net/CesarGarcaNajera/fluido-enmovimiento http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/movimiento/movimiento.htm https://es.scribd.com/document/349357446/Fluidos-en-El-Movimiento-Del-CuerpoRigido-1 https://es.slideshare.net/JorgeEspondaChamberg/ecuaciones-de-movimientos-de-fluidos https://www.youtube.com/watch?v=Uybar_E4be0 https://www.youtube.com/watch?v=CGfXdo5QDa0 https://www.youtube.com/watch?v=nFlXOdZcIkQ&t=487s https://www.youtube.com/watch?v=SWsbOI5r2X8&t=318s https://www.youtube.com/watch?v=uzhNX7jjibw

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