PRINCIPIO DE PASCAL

En el año de 1653, el físico francés Blaise Pascal realizó un experimento que consistió en ejercer una presión en un tonel o barril lleno de agua, con el peso de una columna del mismo líquido contenida en un tubo delgado y muy alto (aproximadamente 10 m.); la presión ejercida por dicha columna fue de tal magnitud que el barril se rompió.

De esta manera, Pascal pudo comprobar que la presión aplicada a un líquido encerrado y en reposo, se transmite integralmente a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

Para tener una idea de esto, en el laboratorio se utiliza un recipiente llamado jeringa de Pascal, que consiste en una esfera de vidrio con pequeños agujeros, que esta provista de un tubo por el que se desplaza un émbolo. Si la esfera se llena con agua y se ejerce presión sobre el émbolo, se observa que la presión es la misma en todos los puntos del recipiente.

TONEL DE PASCAL

JERINGA DE PASCAL

La presión ejercida en un fluido encerrado se transmite con la misma intensidad en todas direcciones.

El movimiento de líquido indica que la presión ejercida se transmite a todos los puntos de las paredes del recipiente.

La presión ejercida en un liquido encerrado (en reposo) se transmite íntegramente en todas direcciones y sentidos. Ésta es la ley de Pascal, y puede ser enunciada de la siguiente manera:

La presión ejercida en un fluido encerrado y en reposo se transmite uniformemente a través del volumen del fluido.

PRENSA HIDRÁULICA

La prensa hidráulica es una aplicación de principio de Pascal. Consta de dos émbolos de distintos diámetros, en sendos recipientes, los cuales están intercomunicados por un tubo.

La presión de un líquido se transmite a todos los puntos del mismo y a las paredes del recipiente que los contiene. Las flechas sólo indican que la presión es perpendicular a la superficie.

Por medio de uno de los émbolos se puede ejercer una presión en el líquido (agua o aceite contenido en el aparato). De acuerdo con el principio de Pascal, de esta presión se transmite al otro émbolo con la misma intensidad, por lo que éste debe subir. Para que los émbolos mantengan la misma posición, ambos deben ejercer la misma presión sobre el líquido.

Es decir, la presión que sobre el líquido ejerce el émbolo mayor es p= F/S, donde F es la fuerza que actúa y S es la superficie del émbolo mayor.

La presión que sobre el líquido ejerce él embolo menor es f/s donde f es la fuerza que actúa y s es la superficie del émbolo menor.

Entonces, si las presiones que ejercen ambos émbolos han de ser iguales tenemos que: F = f

S s

En donde:

F= fuerza en el émbolo de mayor superficie

S= superficie del émbolo mayor

f= fuerza en el émbolo de menor superficie

s= superficie del émbolo menor

La prensa hidráulica es un dispositivo que tiene varias aplicaciones técnicas, porque la fuerza que ejerce en el émbolo menor se multiplica en el émbolo mayor, de tal manera que la fuerza resultante mucho mayor que la fuerza aplicada.

En el elevador de autos, en el émbolo menor envía por un tubo aceite a presión hasta un gran cilindro, donde levanta un émbolo de gran superficie que destaca sobre el aceite.

Sistema de frenos hidráulico de un automóvil. La acción del pedal de freno desaloja aceite del cilindro. Éste se distribuye uniformemente entre los tubos que van a las ruedas y allí comprime las balatas contra los tambores de freno, ejerciendo igual presión en las cuatro ruedas.

PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES

El hecho de que algunos objetos puedan flotar o que parezcan ser más ligeros cuando se sumergen en un líquido, se debe a una fuerza ascendente que ejercen los fluidos sobre los cuerpos totales o parcialmente sumergidos en ellos. Fue el sabio griego Arquímedes (287- 212ª.C.) quien primero estudió este fenómeno, el cual se conoce precisamente como principio de Arquímedes.

Este principio establece que:

Todo cuerpo sumergido en un fluido sufre un empuje hacia arriba con una fuerza igual al peso del fluido que se desplaza.

Arquímedes, gran pensador griego nació en Siracusa. Estudió las leyes fundamentales de la mecánica, la hidrostática y muchos conceptos matemáticos. Sobre él se han escrito varias anécdotas, entre las que destaca aquella cuando afirmó: "Dadme un poco de apoyo y moveré al mundo".

Supongamos que un recipiente flota en un líquido (fig. A); La posición del recipiente que se encuentra sumergida en el líquido está desplazado hacia los lados un volumen de líquido igual a esa posición sumergida.

De esta manera, la misma fuerza que sostenía el peso de esa posición de líquido desplazada, sostiene ahora el recipiente, es decir, la fuerza de empuje hidrostática es igual al peso del líquido desplazado.

Para poder explicar el fenómeno imaginemos un cuerpo, de forma cualquiera, sumergido en un líquido; el cual ejerce fuerza en torno al cuerpo debido a la presión hidrostática; la presión es mayor en los puntos que se encuentran a mayor profundidad.

El empuje Hidrostático es igual al peso del líquido desplazado por un cuerpo, si el peso de éste, es igual al peso del volumen del líquido que desplaza, entonces se mantiene en equilibrio dentro del líquido.

Por tanto, existe una fuerza de flotación resultante hacia arriba llamado empuje Hidrostático.

El hecho de que un cuerpo flote o se hunda depende de su peso (hacia abajo), y de la magnitud de empuje hidrostático (hacia arriba), si el peso de su cuerpo es mayor que el peso del líquido que desplaza, el cuerpo se hunde.

Si el peso es menor que el peso del líquido que desplaza, entonces el cuerpo flota.

Si el peso del cuerpo y el peso del líquido que desplaza son iguales, entonces se mantiene en equilibrio dentro del líquido.

Para calcular el valor del empuje hidrostático es necesario considerar el volumen del cuerpo sumergido( el cual será el volumen del líquido desplazado) y el peso específico del líquido. A mayor volumen de líquido desplazado el empuje es mayor; a mayor peso específico, mayor empuje también.

Empuje hidrostático = peso específico x volumen

E=PeV