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• Ivan Yael Peña Cruz

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Alumno: Peña Cruz Iván Yael Profesor: Jesús Almazán Alfonso Materia: Hidráulica Básica Grupo: 4CV06

Fecha de Entrega: de Noviembre de 2020

1) ¿Qué estudia la Hidrostática? La hidrostática es una rama de la hidráulica, y en general de las ciencias físicas, que estudia a los fluidos en equilibrio. 2) ¿Qué aplicaciones prácticas tiene la Hidrostática? Nos permitirá analizar y posteriormente diseñar tanques, albercas, presas, muros de contención, compuertas y recipientes en general, así como cuerpos sumergidos en diversos fluidos. 3) ¿De dónde proviene el concepto de esfuerzo o presión? En la física es común que las interacciones entre los cuerpos se describan por fuerzas puntuales que se representan mediante flechas o vectores. En la realidad, las interacciones entre los cuerpos ocurren entre las superficies, es decir la fuerza no actúa en un punto, si no que esta repartida, de alguna manera, en una superficie. 4) ¿Cómo se define un esfuerzo? El esfuerzo promedio, aplicado en o soportado por un área se define como el cociente de la fuerza aplicada entre el área en que está repartida o aplicada. 5) ¿Cuántos tipos de esfuerzo hay?  Normales o perpendiculares 1. Tensión 2. Compresión o presión  Tangenciales o cortantes 6) ¿Qué es la presión? Es el esfuerzo normal de compresión. Que tiende a disminuir la dimensión geométrica en que se aplican las fuerzas. 7) ¿Qué esfuerzos existen en un líquido en reposo? Solo existen los esfuerzos normales de compresión.

8) ¿Qué efecto tiene la aplicación de esfuerzos cortantes a una masa liquida? Las tensiones no existen y los esfuerzos cortantes ocasionan deslizamiento, entre las partículas de fluido, por lo cual la masa de líquido o gas fluye. 9) ¿Cuáles son las dimensiones de la presión en el sistema técnico y en el absoluto? F

En el sistema técnico P= A =F L F

−2

En el sistema absoluto P= A =ML T 10)

−2

L−2=MK −1 T −2

¿Cuáles son las unidades de presión en el Ingles técnico?

Ingles Técnico

Lb ft 2

11) ¿Qué es un Pascal? En el sistema MKS Absoluto son N / m2 12) Menciona tres unidades de presión que no pertenezcan estrictamente a un sistema. Kg lb Torr ¯o Bario cm 2 pul 2

13) ¿Cuáles son los tres criterios para clasificar a las presiones?  Por su origen  Por su instrumento usado para medirlos  Por la escala o ubicación del cero de presión 14) ¿Qué es la presión hidrostática? Es la ocasionada por los líquidos en reposo, y se puede detectar en cualquier punto dentro de la masa liquida o de las paredes solidas que están en contacto con el fluido.

15) ¿Cuál es la ecuación de la presión hidrostática y que significa cada uno de los términos?

P=Yh

P=Presión en un punto Y=Peso Específico de un liquido h=Es la profundidad del punto considerado 16) ¿Qué es la presión atmosférica y de que depende? Es la presión ocasionada por la atmosfera. A pesar de que el aire es muy ligero, la capa del aire que cubre al planeta es lo bastante gruesa como para ejercer una presión considerable sobre la superficie de la tierra y cualquier objeto. Es variable depende de la temperatura, la altitud, la latitud y los fenómenos meteorológicos como viento, lluvia, tormentas o huracanes. 17) ¿Cuánto vale una atmósfera normal o “estándar" en Kg/cm2, Pa y Lb/puig? 18) ¿Qué altura alcanzaría la columna de un barómetro como el de Torricelli si se usa agua en lugar de mercurio? La presión hidrostática no cambia a lo largo y ancho de un plano horizontal 19) ¿Qué es un manómetro? Es un instrumento que tiene como característica que miden la presión atmosférica del lugar en donde se realiza la medición, es decir, consideran 0 en el valor de la presión atmosférica local. 20) ¿Cuál es la diferencia entre la presión atmosférica y la barométrica? La presión barométrica es la presión que medimos usando un barómetro, mientras que la presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera. Usualmente, medimos la presión atmosférica en la unidad Pascal, pero el barómetro usualmente da la lectura en "atmósferas" o "bar". Entonces, la unidad de medida contribuye a otra diferencia entre la presión barométrica y la presión atmosférica.

21) ¿Es correcto decir que todas las presiones barométricas son absolutas? ¿Porqué? Toma como medida el cero absoluto y como su nombre lo indica por debajo de ella no existe ninguna presión negativa, o sea que todas las presiones son positivas o arriba de cero. Estas mediciones se realizan habitualmente solo para cálculos teóricos. 22) ¿Y todas las presiones absolutas serán barométricas? Si, Es la presión respecto al vacío total. 23) ¿Cuál es la relación entre las presiones manométricas y las relativas? La presión manométrica se mide en relación con la presión atmosférica, se define como la diferencia entre presión absoluta (Pabs) y presión atmosférica predominante (Pamb). Se denota con el subíndice “e”: Pe y se calcula de la siguiente manera: Prel=Pabs−Patm 24) ¿Cuál es la relación entre la presión absoluta y la presión relativa? Pabs=Patm+Prel 25) ¿Cuál es la dirección y el sentido de las fuerzas asociadas a la presión hidrostática? Siempre son perpendiculares a las superficies solidas en contacto y su sentido de empuje.

26) ¿En qué dirección se presenta la presión hidrostática cuando actúa sobre una partícula de fluido? En un liquido la presión se mantiene constante a la misma profundidad

27) ¿De qué depende la presión hidrostática? La presión no depende de la cantidad de líquido que hay en el recipiente por encima de un punto, sino de la profundidad a la que se encuentra dicho punto 28) ¿Qué plantea el principio de Pascal? La presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido. 29) ¿Cómo se transmite un incremento de presión en un sólido? Las fuerzas se ejerzan sobre una superficie. De ahí que se defina la presión como la fuerza ejercida (perpendicularmente) sobre la unidad de superficie 30) ¿Cuál es la ecuación que explica la multiplicación de la fuerza en un gato hidráulico? F1 F 2 = A1 A2

31) ¿Qué plantea el principio de Arquímedes? Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado. 32) ¿Por qué flota un cuerpo? El principio de Arquímedes se aplica cuando nadamos, cuando tiramos un objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El objeto flota cuando su peso es menor o igual al peso del fluido desplazado. 33) Si el hierro es más pesado que el agua ¿Cómo es que los barcos construidos con ese material pueden flotar?

Porque son menos densos que el agua. Si bien es cierto que la inmensa mayoría de los barcos son de metal (el cual se hunde con gran facilidad), éstos ocupan un gran volumen. 34) ¿El empuje hidrostático o flotación aumenta con la profundidad? A medida que aumenta la profundidad del líquido, aumenta la presión. 35) ¿Qué se necesita para que un cuerpo sumergido se mantenga en reposo dentro de un líquido? Si el peso del cuerpo es igual a la fuerza de empuje que recibe, el objeto permanecerá flotando en equilibrio (una parte dentro del líquido y otra parte fuera de él). 36) ¿Qué altura alcanzaría la columna de agua en un barómetro como el de Torricelli en un lugar donde la lectura de éste fuese 720 mm de Hg? Densidad del mercurio =13,6 g/cm3=13600 Kg/m3 g= 9.81 N/kg h= 720 mm = .72 m P h= DHg*g*h Sustituyendo

(

Ph= 13600

Kg N 9.81 (.72 m )=96059.520 Pa 3 Kg m

)(

)

37) ¿Qué diámetro debe tener el pistón mayor de un gato hidráulico para subir un peso de 2000 kg al aplicarle una fuerza de 300 N al pistón menor de 15 cm de diámetro? D=x F=2000 Kg = 19620 N

f=300 N d= 15 cm=.15 m Ad= 0.018 F1 f 2 F1a2 = Despejando A 1= A1 a2 f2 ( 19620 N )( 0.018 m ) Sustituyendo A 1= =1.177 m 300 N Convirtiendo Areaa Diametro D=

√

( 4 ) ( 1.177 ) 4A Su stituyendo D= =1.224 m π 3.1416

√

38) Los radios de los pistones de una prensa hidráulica son 3/8" y 2.5", calcular la fuerza que se debe aplicar en el pistón pequeño para sostener una carga de 180 kN. d= 3/8” = 0.009525 m = 0.00007126 m D= 2.5” = 0.0635 m = 0.003166 F= 180 kN F1 f 2 F1a2 = Despejando f 2 f 2= A1 a2 A1 (180 kN )( 0.00007126 ) Sustituyendo f 2= = .003166

4.0514 kN

39) ¿Qué presión hidrostática se ejerce sobre la cubierta de un submarino que se encuentra a 120 m bajo la superficie? Hay que recordar que la densidad del agua salada es mayor que la del agua dulce, suponer que vale 1020 kg/m' y que no varía con la profundidad. h=120 m P= 1020 Kg/m3 Ph=hgP Sustituyendo Ph=120 m

( 9,81s m )(1020 Kgm )

Ph=1200744 Pascales

40) Si la compuerta del submarino del problema anterior es circular y tiene un diámetro de 0.8 m, calcular la fuerza que está soportando a esa profundidad Diámetro 0.8 m Convirtiendo a área A= .5026 m F P= Despejando F F=PA Sustituyendo F=(1200744 Pascales)¿ .5026 m2)= A 603561.1761 N 41) Calcular la presión en un tanque de petróleo crudo a una profundidad de 3.5 m si está abierto a la atmósfera. P=hg P=( 3.5 ) ( 9.81 )=34.335 Pas

42) Si la presión en un punto dentro de un líquido a 3.5 m de profundidad es de 180 kPa, ¿Cuál será la densidad, el peso específico y la densidad relativa del líquido? Resolver el problema en el sistema MKS absoluto. 43) Se va a colar una columna cilíndrica de 0.5 m de diámetro y 3.5 m de altura, ¿Qué presión se ejercerá en el fondo de la cimbra cuando el concreto esté líquido? (densidad relativa del concreto = 2.4). ¿Cuál será el peso de la columna? 44) Suponiendo que el peso específico del aire es constante e igual a 11.8 N/mol, calcular el espesor supuesto de la atmósfera normal o estándar. 45) La presión barométrica es de 762 mm de mercurio al nivel del mar y de 737 en la cima de una montaña, suponiendo que el peso especifico del aire es constante e igual a 11.8 Nm3, determinar la altura de la montaña. Δ P=Pgh Sustituyendo ΔP=760 mm−737 mm=23 mm

46) El manómetro de un tanque de gas marca 180 kPa cuando el barómetro marca 720 mm de Hg, ¿Cuál es el valor de esta presión en la escala absoluta en kg/cm2 y lb/pulg?

ΔP=180−96 KPa=84 kPa=12.18

lb =0.85633875 kg/cm 2 pulg

47) Un recipiente se encuentra a 3.5 lb/pulg de vacio, ¿Cuál es la presión absoluta y relativa si el barómetro marca 723 mm de Hg? 3.5 lb/pulg = 24131.66 Pascales 723 mm de hg= 96391.8 Pascales Presion Absoluta = 24131.66 Pascales Presion Relativa = 120523.46 Pascales 48) Una presión absoluta es de 82.0 kPa, ¿Cuál es el vacío correspondiente si la presión atmosférica es de 0.97 Kg/cm? Pa= 0.836167 Kg/cm Patms = 0.97 Kg/cm V =0.97−.836167=.133833 Kg/cm

49) Un avión vuela a una altura tal que la presión exterior es de 405 mm de Hg, mientras que en el interior es de 95 kPa, si la puerta de acceso tiene las dimensiones de 3 ft por 7 ft. Calcular la fuerza en cada cara de la puerta y la que debe resistir las bisagras y la cerradura. 50)

Un tanque cilíndrico de 0.9 m de diámetro y 5 de altura, tiene aceite de Dr = 0.8, hasta 4 m, colocado verticalmente. Si en la parte superior hay un manómetro que indica la presión 156 kPa calcular la presión y la fuerza en el fondo del tanque ¿La presión encontrada es absoluta o relativa?