Teoría presión hidrostatica sobre superficies
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Capítulo 2
Fuerzas hidrostáticas sobre las superficies
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INTRODUCCION
• El ingeniero debe calcular las fuerzas ejercidas por los fluidos con el fin de poder diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen.
• En este capítulo se evaluarán las tres características de fuerzas hidrostáticas, a saber: – módulo, – dirección y – sentido.
• Además se determinará también la localización de la fuerza.
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FUERZA EJERCIDA POR UN LIQUIDO SOBRE UN AREA PLANA
• La fuerza P ejercida por un líquido sobre un área plana A es igual al producto del peso específico del líquido por la profundidad hcg del centro de gravedad de la superficie y por el área de la misma.
• Unidades: Kgf = N = kgf /m3 * m * m2
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Distribución de fuerzas plano horizontal
El vector fuerza tendrá el valor del área que dibujamos, el sentido será perpendicular a la superficie, y pasará sobre el CDG de lafigura que representa la distribución.
Hay que recordar siempre que la presión hidrostática en cualquier plano horizontal es la misma, y sólo depende de la profundidad a la que se encuentra
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Superficies Verticales
• En las superficies verticales, a diferencia de lo que ocurría en la horizontales, ahora, la presión no es constante, sino que varía con la profundidad h.
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Demostración
La presión en un punto y de la superficie diferencial valdrá ,
Consideremos una superficie rectangular plana, de L de ancho y H de longitud . Para calcular la fuerza sobre la superficie, podemos actuar por integración:
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• Es decir, la fuerza sobre la superficie rectangular se puede calcular como:
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Para otras formas
El proceso es análogo:
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Punto de aplicación de la fuerza
Al punto de aplicación de la fuerza resultante (Xc,Yc) se le llama centro de presiones
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Punto de aplicación de la fuerza
Como es una distribución triangular, el área que coincide con la magnitud de la fuerza valdrá:
Y se aplicará sobre el centro de gravedad de la superficie, que por ser un triangulo está a 2/3 del vértice.
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Para diferentes formas
• La línea de acción de la fuerza pasa por el centro de presión, que se localiza mediante la fórmula
• Donde Icg es el momento de inercia del área respecto de un eje que pasa por su centro de gravedad.
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Superficies inclinadas
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Superficies inclinadas