Presión en Fluidos: Principios de Pascal y Arquímedes, Aplicaciones y Conceptos Clave
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Conceptos Fundamentales de Fluidos y Presión
Fluido: Todo cuerpo que se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. La presión es directamente proporcional al peso o a la fuerza ejercida, e inversamente proporcional al tamaño de la superficie sobre la que se aplica (se mide en Pa - Pascales).
Presión en un Fluido
Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior.
Consecuencias de la Presión Hidrostática
La presión depende de la naturaleza del fluido y de la altura que alcanza. Esto se debe a que la presión es la fuerza por unidad de superficie. Este efecto se conoce como paradoja hidrostática. Debido a esto, las paredes de los embalses se hacen más gruesas a medida que aumenta la profundidad.
Vasos Comunicantes
La superficie libre de un fluido es plana y horizontal; por eso, al unir varios recipientes, la altura del fluido es la misma. Una aplicación de este principio son los pozos artesianos.
Principios Fundamentales
Principio de Pascal
La presión ejercida sobre un líquido en equilibrio se transmite íntegramente a todos los puntos del mismo con la misma intensidad. Una de sus aplicaciones más importantes es la prensa hidráulica.
Principio de Arquímedes
Cuando se sumerge un cuerpo dentro de un líquido, experimenta un empuje vertical y hacia arriba, exactamente igual al peso del líquido desalojado. Este principio tiene aplicaciones en el equilibrio de sólidos sumergidos. El empuje es la fuerza que ejercen los fluidos sobre cualquier cuerpo sumergido en su interior. La relación entre el volumen sumergido y el volumen total del cuerpo es igual a la relación entre la densidad del cuerpo y la del fluido.
Aplicación Histórica: Isaac Peral
Isaac Peral, profesor de física y matemática de la Armada Española, desarrolló un proyecto de navegación submarina, donde describía la fabricación de un torpedo eléctrico de dimensiones considerables.
Equilibrio de Cuerpos Flotantes
En un barco actúan dos fuerzas principales: su peso y el empuje. Para que el barco esté en equilibrio, se deben cumplir dos condiciones:
- El peso y el empuje deben tener el mismo valor.
- El peso y el empuje deben estar en la misma vertical.
Aerostática y Presión Atmosférica
Los gases de la atmósfera están sometidos a la atracción gravitatoria de la Tierra, por lo que "pesan" y ejercen una presión atmosférica. El valor de referencia de la presión atmosférica es: 1 atm = 101300 Pa.