Artículo sobre el principio de Pascal
¿Cómo funciona un elevador hidráulico para levantar un coche? ¿Y cómo funcionan los frenos hidráulicos para reducir la velocidad? Para comprenderlo, estudie el principio de Pascal.
Todo fluido ejerce presión sobre los objetos con los que está en contacto. El agua que vertemos en un vaso ejerce presión sobre la pared del mismo. Del mismo modo, si nos bañamos en una piscina o en agua de mar, el agua también ejerce presión sobre todo nuestro cuerpo.
La presión total del agua a cierta profundidad, por ejemplo, la presión del agua de mar a una profundidad de 200 metros es la cantidad de presión atmosférica y presión medida a una profundidad de 200 metros. Entonces, además de la presión del agua.
También está la atmósfera, que suprime la superficie del agua de mar.
La presión atmosférica actúa sobre todas las superficies del fluido y se distribuye por todas sus partes. Por lo tanto, la presión total del fluido a cierta profundidad, además de la causada por la capa superficial, también se ve afectada por la presión atmosférica.
Para comprender mejor esta explicación, revisemos el líquido que hay en un recipiente.
La presión del líquido en el fondo del recipiente es, lógicamente, mayor que la presión del líquido en la parte superior. Cuanto más abajo se encuentre el recipiente, mayor será la presión del líquido; por el contrario, cuanto más cerca de la superficie superior del recipiente, menor será la presión del líquido.
La presión es proporcional a ρ gh (donde ρ es la densidad, g la aceleración de la gravedad y h la altura o profundidad). En cualquier punto a la misma profundidad, la presión es la misma. Esto se aplica a todos los líquidos en cualquier recipiente y no depende de su forma.
Si aplicamos presión externa, por ejemplo, presionando la superficie del líquido, el aumento de presión en el líquido es uniforme en todas partes. Por lo tanto, si se aplica presión externa, cada parte del líquido recibe la misma cantidad de presión. En consecuencia, la presión es siempre la misma en cada punto a la misma profundidad. Este es el Principio de Pascal, que lleva el nombre de Blaise Pascal (1623-1662), filósofo y científico francés.
El principio de Pascal establece que la presión aplicada a un líquido en un lugar cerrado se transmitirá a cada parte del fluido y a las paredes del recipiente.
Aplicación del principio de Pascal
Basándose en el principio de Pascal, los seres humanos han creado diversas herramientas, tanto sencillas como sofisticadas, para facilitarnos la vida. Algunas de ellas son los elevadores hidráulicos, los frenos hidráulicos, etc.
Ascensor hidráulico
El elevador hidráulico consta de un recipiente con dos superficies. En ambas superficies hay un pistón, cuya superficie es menor en la izquierda que en la derecha. La superficie del pistón se ajusta a la superficie del recipiente. Los recipientes se llenan con líquidos, como lubricantes.
Si se presiona el pistón con una superficie pequeña, cada parte del líquido también
Presionado hacia abajo. La cantidad de presión ejercida por un pistón con una superficie pequeña se transmite a todas las partes del líquido. Como resultado, el líquido presiona el pistón con una superficie mayor hasta que este se eleva. La superficie del pistón presionado es pequeña, por lo que la fuerza necesaria para comprimir el líquido también es pequeña. Pero debido a que la presión se mantiene en todas las partes del líquido, la pequeña fuerza cambia cuando el líquido presiona el pistón de la derecha con una superficie mayor. Rara vez se aplica una fuerza de entrada a un pistón con una superficie grande porque no es rentable. En la parte superior del pistón que tiene una superficie grande generalmente se colocan objetos o cosas que se desean levantar (por ejemplo, un automóvil).
No te sorprendas si un coche de gran masa se levanta fácilmente con solo presionar uno de los pistones. La superficie del pistón es tan pequeña que la fuerza que aplicamos también lo es. Sin embargo, si la superficie de salida es grande, esa pequeña fuerza de entrada puede convertirse en una enorme fuerza de salida.
Problema de ejemplo 1:
Conocido :
A 1 = 100 cm 2
A 2 = 250 cm 2
F 1 = 200 N
Se busca: F 2
solución:
Problema de ejemplo 2:
Conocido :
A 1 = 100 cm 2 = 100 x 10 -4 m 2 = 0.01 m 2
A 2 = 250 cm 2 = 250 x 10 -4 m 2 = 0.025 m 2
Masa de la carga = 200 kg
Densidad del aceite (ρ) = 780 kg/ m³
Altura de la columna de petróleo (h) = 2 m
Aceleración de la gravedad (g) = 10 m/ s²
Buscado :
¿Cuál es la fuerza de entrada mínima (F) para que la carga esté en estado de equilibrio (la carga no se esté moviendo)?
solución:
