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M. En C. José Antonio González Moreno
4D2 Mecánica de Fluidos
Noviembre del 2014
En esta presentación se estudiarán los conceptos
necesarios para explicar las fuerzas que se
ejercen sobre una superficie sólida, por parte de
un fluido que está en reposo o encima del área
superficial como parte de la estática de fluidos.
Finalmente se presentan las conclusiones, las
referencias bibliográficas consultadas y las
preguntas de repaso.
Los estudios realizados por
Blaise Pascal (s. XVI) basados
en las aportaciones de
Arquímedes (280 A.C.),
evolucionaron la forma de ver
y apreciar los fluidos sin
movimiento. Con la teoría de
Fuerzas sobre superficies,
Pascal aportó las expresiones
necesarias para su
entendimiento.
Para determinar la forma en
la cual la presión cambia o
varía en un fluido estático,
se debe de calcular la
fuerza ejercida sobre la
superficie sumergida en un
fluido.
Con el fin de determinar el
resultado de las fuerzas que
actúan sobre una superficie
sumergida, se debe de
especificar lo siguiente:
1) La Magnitud de la
Fuerza.
2) La dirección de la
Fuerza.
3) El sentido o la línea
de acción de la
Fuerza.
4) Por último se debe de
considerar la
geometría del
sistema, si la
superficie sumergida
es plana o curva.
Se define como Centroide o Centro de masa al
punto céntrico de una figura geométrica en la
cual está en equilibrio con las fuerzas para
mantenerla sin movimiento, es decir:
La descripción de la presión
a todo lo largo de una
superficie plana, se le llama
Distribución de Presión.
Cuando la presión es la
misma en cada punto como
se muestra en la figura (a),
la distribución de Presión
(DP), es llamada entonces
DPU. La DP puede ser
representada como en la
Figura (b) y la magnitud de
la fuerza resultante es:
Cuando la DP es producida
por un fluido en equilibrio
hidrostático, como se
muestra en la figura (a),
entonces la DP es llamada
la DPH.
Es de observar que la DPH
es lineal y que las flechas
representan la presión
normal sobre la superficie.
La DP es el resultado de
fuerzas que actúan sobre en
Centro de masa (Cm) como
la figura (b).
Las FSSC tiene sus
aplicaciones en
componentes como
tanques, tuberías y
compuertas curvas.
Lo anterior se presenta en la
figura (a) en la cual, la DP
con la Fuerza resultante,
pasan a través del centro
de la presión. Las fuerzas en
la dirección horizontal
muestran que:
La presión que se ejerce en diferentes superficies
sumergidas en fluidos, depende del área del
objeto y de un concepto llamado Centroide, el
cuál determina el centro de masa de los objetos y
es de gran ayuda para determinar la fuerza
resultante, la cual es la antesala de la DUP.
1) Crowe, Elger, Williams and Roberson.
Engineering Fluids Mechanics. 9th Edition.
(2009) Wiley Press. USA.
2) Fox, McDonald and Pritchard. Introduction to
Fluids Mechanics. 6th Edition. ( 2002). Wiley
Press. USA.
1.- Para determinar la forma en la cual la presión
cambia o varía en un fluido estático, se debe
de calcular:
R = la fuerza ejercida sobre la superficie
2.- Para especificar una fuerza, depende de tres
factores que son:
R = Magnitud, Dirección y sentido.
3.- ¿Qué es un Centroide?
R = Es el centro de masa o de equilibrio de un
objeto por medio de su figura geométrica.
4.- La descripción de la presión a todo lo largo
de una superficie plana, se le llama:
R = Distribución de Presión.
5: Cuando la presión es la misma en cada punto
de una superficie plana, se le llama entonces:
R = Distribución de Presión Uniforma (DPU).