martes, 14 de abril de 2009

PRESIÓN

 

COLEGIO SAN PEDRO CLAVER

FISICA 8°

Presión en Los Líquidos

Cuando se almacenan grandes cantidades de un líquido en un recipiente, es posible que las paredes se rompan debido a la fuerza que el líquido ejerce sobre ellas. La fuerza que ejerce un líquido sobre las paredes de un recipiente es perpendicular a ellas (fig.). Puesto que las paredes experimentan fuerza, decimos que el líquido ejerce presión sobre las paredes.

‘También, el líquido ejerce presión sobre los objetos que se sumergen en él, por tanto en todos los puntos del interior de un fluido se experimenta presión.

A continuación veremos los factores de los cuales depende la presión en el interior de un líquido.

• La presión en el interior de un fluido depende de la profundidad, cuanto mayor es la profundidad mayor es la presión. Cuanto más nos sumergimos en el agua, mayor presión experimentamos.

• La presión en el interior de un fluido depende de la densidad del mismo. Cuanto mayor es la densidad, mayor es la presión. Por ejemplo, si se consideran dos recipientes, uno que contiene agua, cuya densidad es 1 g/cm3, y otro que contiene mercurio, cuya densidad es 13,6 g/cm3, la presión en un punto dentro del agua es menor que la presión en un punto que se encuentre a la misma profundidad dentro de mercurio.

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Puesto que la densidad del mercurio es mayor que la del agua, la presión en el punto O es mayor para el mercurio.

Veamos ahora los factores de los cuales no depende la presión en el interior de un líquido:

• La presión en el interior de un fluido no depende del área del recipiente. Por ejemplo, si se consideran dos recipientes de áreas diferentes, que contienen el mismo líquido, como muestra la figura la presión a la misma profundidad es igual para ambos líquidos.

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La presión en el punto Q de los dos recipientes es la misma.

• La presión en un punto dentro de un líquido no depende de la forma del recipiente que lo contiene. En la figura se muestra un recipiente que contiene un líquido. Los puntos A y B se encuentran a la misma profundidad, por tanto, la presión en el punto A es igual que en el punto B y la presión en el punto C, menos profundo que los otros dos, es menor que en cualquiera de los puntos A o B.

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Las presiones en los puntos A y B son iguales.

En la figura, se muestran cuatro recipientes que contienen un líquido y que se encuentran conectados entre sí, los cuales se conocen como vasos comunicantes. Puesto que el líquido permanece en reposo, las presiones en los puntos E, 1 G y H son iguales, ya que si fueran diferentes el fluido se movería desde los puntos a mayor presión hacia los puntos de menor presión. Como la presión depende de la profundidad y no de la forma del recipiente, entonces la altura alcanzada por el líquido en cada uno de los recipientes es la misma. Las presiones en los puntos A, B, C y D son iguales entre sí, puesto que se encuentran a la misma profundidad.

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La altura que alcanza el líquido es igual en todos los recipientes.

Principio de Pascal

Pascal descubrió una propiedad importante de los líquidos, conocida como el principio de Pascal: La presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad a cualquier otro punto del fluido. Si consideramos un recipiente esférico al que se han practicado varios orificios pequeños, cuando se ejerce fuerza en el tapón que queda Fuerza en la boca del tubo, el líquido experimenta presión y esta presión se transmite a los tapones colocados en los pequeños agujeros con igual intensidad.

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La presión en los líquidos se transmite con la misma intensidad y en todas las direcciones.

Una de las aplicaciones más importantes del principio de Pascal es la prensa hidráulica, la cual consta de dos cilindros comunicados por un conducto inferior y cerrado por pistones.

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Modelo de una prensa hidráulica.

En esta máquina hidráulica, cuando se aplica una fuerza en el cilindro de menor área AA,. se logra levantar pesos colocados sobre el pistón del cilindro de mayor área AB. La presión en el pistón A se expresa como:

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La presión en el pistón B se expresa como:

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De acuerdo con el principio de Pascal, las presiones en A y B son iguales, por tanto,

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Esta expresión muestra que, en la prensa hidráulica, la fuerza aplicada es directamente proporcional al área del cilindro, por tanto, cuanto mayor es el área del cilindro, mayor es la fuerza. Así, cuando aplicamos una fuerza en el pistón de menor área obtenemos una fuerza de mayor valor en el pistón de mayor área.

Los sistemas hidráulicos, cuyo funcionamiento se basa en la prensa hidráulica, se utilizan para elevar cargas muy pesadas, como es el caso de un gato hidráulico que levanta un automóvil cuyo peso aproximado es de 10.000 N.

Por ejemplo, si se aplica una fuerza de 200 N en un pistón cuya área es 0,0025 m2 podemos determinar la fuerza obtenida en un pistón de área 0,1 m2 (flg. 18), mediante la expresión:

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Por tanto,

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De donde, F2= 8.000 N

Luego, la fuerza obtenida a partir de una fuerza de 200 N es 8.000 N.

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Puesto que el área del pistón 2 es mayor que el área del pistón 1, la fuerza obtenida es mayor que la fuerza aplicada.

Actividad

1. En un tubo en forma de U, se introducen dos líquidos que no se mezclan entre sí. ¿Cuál de los líquidos tiene mayor densidad?

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2. Considera dos piscinas de la misma profundidad y el mismo ancho, pero una más larga que la otra. ¿En cuál es mayor la presión en el fondo?

3. A igual profundidad, dónde es mayor la presión, ¿en el interior de un recipiente lleno de agua dulce o lleno de agua de mar? Explica tu respuesta.

4. En una prensa hidráulica se busca lograr una fuerza de 5.000 N en un pistón de 2.000 cm2 de área. ¿Qué fuerza se debe aplicar sobre un pistón de 40 cm2 de área?

1 comentario:

  1. dentro del agua de mar es mayor la presion ya que tiene mayo densidad debido al alto contenido de sal, ya que contiene mas minerales

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