Ensaio Mecanica dos Fluidos

...

Portanto:

[pic 11]

O momento de giro pode, então, ser calculado.

- Plano Vertical Totalmente Submerso

Para o caso onde a superfície vertical do quadrante está totalmente submersa:

[pic 12]

Onde:

d é a profundidade de submersão até o ponto inferior do quadrante,

F é a força hidrostática exercida sobre o quadrante,

h' é a profundidade de aplicação da força,

h" é a distância do centro de pressão abaixo do centro de giro,

B é a largura da superfície retangular

D é a altura da superfície retangular

W é o peso no suspensor (= mg)

Força Hidrostática

A força hidrostática F pode ser definido como:

[pic 13]

(5)

Profundidade de aplicação da força Experimental

O momento, M, pode ser definido como:

M = Fh" (Nm)

Um momento de equilíbrio é produzido pelo peso, W, aplicado no suspensor na extremidade do braço de balanço. Este momento é proporcional ao comprimento do braço de balanço, L.

Para equilíbrio estático os dois momentos são iguais, ou seja:

Fh" = WL = mgL

Substituindo F a partir de (5), temos

[pic 14]

(m)

Profundidade de aplicação da força Teórica

O resultado teórico do ponto de aplicação da força baixo a superfície livre é:

[pic 15]

(6)

Onde Ix é o 2º momento da área da seção imersa com relação ao eixo da superfície livre.

Com o uso do teorema dos eixos paralelos:[pic 16]

Ix = Ic + Ah²

A profundidade do centro de aplicação da força abaixo da superfície é:

h" = h' + H – d (m)

Substituindo conforme descrito anteriormente obtemos:

[pic 17]

O momento de giro pode então ser calculado.

- Montagem do Equipamento

Para aprimorar a precisão dos resultados, meça as dimensões B e D do quadrante da superfície da extremidade e a distância H e L e registre os valores para referência futura.

Posicione o tanque de flotação vazio F1-12 na Bancada Hidráulica F1-10 ou outra superfície plana adequada e, depois, ajuste os pés roscados ​​até que o nível de bolha circular integrado indique que o tanque está nivelado em ambos os planos.

Posicione o braço de balanço nas bordas de lâmina e verifique se o braço está livre para girar.

Posicione o suspensor de peso vazio na ranhura na extremidade do braço de balanço.

Mova o peso do contrapeso roscado até que o braço de balanço esteja na posição horizontal, indicada pela marca indicadora no centro do indicador de nível.

- Procedimento

Adicione uma massa pequena (normalmente 50g) no suspensor de peso.

Feche a válvula de drenagem na extremidade do tanque e, em seguida, adicione lentamente água no tanque. Isso pode ser feito em uma das duas maneiras:

A água pode ser despejada no tanque a partir de um recipiente adequado, tal como um jarro de água ou a água pode ser bombeada no tanque de flotação a partir da Bancada Hidráulica F1-10, utilizando um tubo flexível instalado no conector de saída de liberação rápida no leito do canal.

Inicialmente, abasteça o tanque de flotação com água até que o braço de balanço eleve. Evite molhar o braço de balanço ou o quadrante acima do nível de água no tanque.

Após o abastecimento inicial do tanque, pequenos ajustes do nível da água serão melhor realizados utilizando um jarro de água, permitindo tempo suficiente para que a água fique estabilizada antes de tomar as leituras.

Adicione água até que o empuxo hidrostático sobre a superfície da extremidade do quadrante eleve o braço de balanço. Certifique-se de que não há água derramada sobre as superfícies superiores do quadrante ou dos lados, acima do nível da água. Continue adicionando água até que o braço de balanço esteja na posição horizontal, verificando isso pelo alinhamento do plano do braço de balanço com a marca indicadora no centro do indicador de nível. Talvez seja mais fácil abastecer o tanque com um pouco mais de água e obter a posição de equilíbrio, abrindo a torneira de drenagem para permitir um pequeno escoamento de água.

Quando o braço estiver na horizontal, leia a profundidade de imersão a partir da escala na superfície do quadrante. Deve-se tomar cuidado para ignorar o menisco movendo a parte superior para cima e para baixo até que o se observe a superfície real da água.

Repita o procedimento acima para incrementos de carga diferentes, adicionando pesos adicionais no suspensor de peso. Os pesos fornecidos permitem incrementos de 10, 20, e 50 gramas para serem utilizados, dependendo do número de amostras necessário. Intervalos de cinquenta gramas são sugeridos para um conjunto inicial de resultados.

Continue até que o nível da água cubra totalmente a superfície submersa. Repita o processo no sentido inverso, removendo progressivamente os pesos.

Anote quaisquer fatores que você achar que podem afetar a precisão de seus resultados.

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