Presión hidrostática que puede generar un fluido

...

En ese caso, dado que S = 141mm y = , entonces la formula a utilizar es la segunda:[pic 32][pic 33]

Prueba 4: [pic 34]

Lo siguiente a determinar es la fuerza resultante de la presión hidrostática en la superficie activa, que en todos los casos esta descrita como: , en donde es el área de la superficie sumergida y es la fuerza a hallar.[pic 35][pic 36][pic 37]

Tabla 2. Fuerza hidrostática ejercida en la superficie sumergida en las distintas pruebas

Prueba

Fuerza (N)

1

3.119

2

4.047

3

6.367

4

3.533

A continuación se pretende encontrar el punto de intersección de las líneas de presión y para ello es necesario saber la distancia a la cual se encuentra este punto del punto de rotación. Esta distancia () sigue la formula en las Pruebas 1-3 para un perfil trapezoidal: , donde es distancia entre el punto de intersección de las líneas de presión D y el centro de gravedad C de la superficie activa y sigue la ecuación: . Así pues:[pic 38][pic 39][pic 40][pic 41]

Tabla 3. Distancia del punto de intersección de las líneas de presión a los puntos de referencia conocidos (punto de centro de masa y punto de rotación) - Pruebas 1 a 3

Prueba

e (mm)

Id (mm)

1

0.121

150.121

2

0.094

150.094

3

0.060

150.060

Según las características del mecanismo configurado a 30 grados , . Así pues:[pic 42][pic 43]

Tabla 4. Distancia del punto de intersección de las líneas de presión a los puntos de referencia conocidos (punto de centro de masa y punto de rotación) - Prueba 4

Prueba

e (mm)

Id (mm)

4

0.062

150.062

Buscando calcular si se cumple el equilibrio de momentos entre el recipiente con agua y el brazo con peso, para ello se remitirá a la Tabla 1 y a los demás datos obtenidos en los cálculos anteriores. Para todos los casos se debe cumplir: siendo el peso añadido e I la distancia en el brazo de fuerza del peso añadido al punto de giro. [pic 44][pic 45]

Tabla 5. Valores de Fg, I, Fp e Id con sus respectivas multiplicaciones para verificar el teorema de equilibrio de momentos

Prueba

Fg (N)

I (m)

Fg x I (N m)

Fp (N)

Id (m)

Fg x Id (N m)

1

3.92

0.205

0.804

3.119

0.15012

0.468

2

6.762

0.15

1.014

4.047

0.15009

0.607

3

7.252

0.22

1.595

6.367

0.15006

0.955

4

6.762

0.15

1.014

3.533

0.15006

0.530

De las mediciones de la primera tabla no hay resultados analizables. De todas maneras en la prueba 4 se puede observar que a pesar de que el nivel de agua es más alto que la mayoría de las otras pruebas, su masa y su distancia en el brazo de fuerza es igual al de la prueba 2 por ejemplo, ello es producto de la inclinación que hace que la presión, la fuerza y por ende el torque que genera se vean afectados e igualen la capacidad de torque de un volumen de agua de una altura menor bajo 0 grados de inclinación.

Después con los valores de las la presiones hidrostáticas en el centro de gravedad de superficie, es posible ver como a mayor altura del agua, mas es la presión que se ejerce sobre la superficie sumergida, sin embargo al compararse con el de superficie inclinada, es posible ver cómo la relación cambia y la presión resulta ser menor a 141mm en inclinado que a 139mm en vertical. Es posible ver esta diferencia cómo surge de la resta de y (que es la mitad de la altura que posee la superficie inclinada) al término de , que se encuentra multiplicado por el peso especifico del agua. Este fenómeno se traslada a la fuerza hidrostática al ser función de la presión mencionada anteriormente y el área de la superficie sumergida (que no varía entre pruebas).[pic 46][pic 47][pic 48]

Ahora bien en las distancias de del punto de intersección de las líneas de presión a los puntos de referencia conocidos se observa que sigue siendo el segundo valor más bajo, manteniéndose entre los valores de la prueba 2 y la prueba 3 nuevamente a pesar de que ahora la relación es inversamente proporcional