Resumen de flotación y estabilidad en cuerpos sumergidos total y parcialmente PDF

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resumen del tema de flotación y estabilidad del curso de mecánica de fluidos...

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Resumen de flotación y estabilidad Flotación Es un hecho común que un objeto se sienta más ligero y pese menos en un liquido que en el aire. Los objetos hechos de madera o de otros materiales ligeros flotan en el agua. Estas y otras observaciones sugieren que un fluido ejerce una fuerza hacia arriba sobre un cuerpo sumergido en él. Esta fuerza que tiende a levantar el cuerpo se llama fuerza de flotación y se denota por FB FB.. La fuerza de flotación se debe al aumento de la presion en un fluido con profundidad. Por ejemplo, considere una placa plana de espesor h sumergida en un líquido de densidad ρf paralela a la superficie libre, como se muestra en la figura 3-42. El área de la superficie superior (y también de la inferior) de la placa es A, y su distancia a la superficie libre es s. Las presiones manométricas en las superficies superior e inferior de la placa son ρf gs y ρf gg((s + h), respectivamente. Entonces, la fuerza hidrostática Fsup = ρf gsA actúa hacia abajo sobre la superficie superior y la fuerza más grande Finf = ρf gg((s + h )A actúa hacia arriba sobre la superficie inferior de la placa. La diferencia entre estas dos fuerzas es una fuerza neta hacia arriba, la cual es la fuerza de flotación.

Lo mismo que se acaba de explicar, ya lo había dicho Arquímedes y se conocen como las dos leyes de flotación enunciadas por Arquímedes. 1.- Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de flotación vertical igual al peso del fluido que se desaloja. 2.- Un cuerpo que flota desaloja su propio peso en el fluido que flota.

Estabilidad Una aplicación valiosa del concepto de flotación es la evaluación de la estabilidad de los cuerpos sumergidos y de los flotantes sin accesorios externos. Este tema tiene importancia en el diseño de los barcos y submarinos. Estabilidad de cuer cuerpos pos completame completamente nte su sumergidos mergidos Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal. Los submarinos y los globos meteorológicos son dos ejemplos cotidianos de cuerpos sumergidos por completo en un fluido. Condición de estabilidad para cuerpos sumer sumergidos gidos

La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es que su centro de gravedad esté por debajo de su centro de flotabilidad Centro de flotabilidad: Es el centroide del volumen desplazado del fluido

Estabilidad de cuer cuerpos pos flotantes La condición para la estabilidad de los cuerpos flotantes es diferente de aquélla para los cuerpos sumergidos por completo; la razón se ilustra en la figura 5.10, donde se muestra la sección transversal aproximada del casco de un barco. En el inciso (a) de la figura, el cuerpo flotante se encuentra en su orientación de equilibrio y el centro de gravedad (cg) está arriba del de flotabilidad (cb). La línea vertical que pasa a través de dichos puntos es conocida como eje vertical del cuerpo. La figura 5.10(b) muestra que si el cuerpo se gira ligeramente, el centro de flotabilidad cambia a una posición nueva debido a que se modifica la geometría del volumen desplazado. La fuerza flotante y el peso ahora producen un par estabilizador que tiende a regresar el cuerpo a su orientación original. Así, el cuerpo se mantiene estable.

Con objeto de enunciar la condición para la estabilidad de un cuerpo flotante, debemos definir un término nuevo: el metacentro metacentro: la intersección del eje vertical de un cuerpo cuando está en su posición de equilibrio,

con una línea vertical que pasa a través de la posición nueva del centro de flotación cuando el cuerpo gira levemente. Fig 5.10(b) condición de eestabilid stabilid stabilidad ad para cuerpos flotantes Un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad está por debajo del metacentro. Es posible determinar en forma analítica si un cuerpo flotante es estable, cuando calculamos la localización de su metacentro. La distancia al metacentro a partir del centro de flotación es conocida como MB, y se calcula con la ecuación (5-5) En esta ecuación, Vd es el volumen desplazado de fluido e I es el momento de inercia mínimo de una sección horizontal del cuerpo tomada en la superficie del fluido. Si la distancia MB sitúa al metacentro arriba del centro de gravedad, el cuerpo es estable. BIBLIOGRAFIA...