Fuerzas y presiones

FUERZAS Y PRESIONES
Definiciones básicas:
Densidad: Se entiende como densidad a la masa contenida en la unidad de volumen. En el
SI se representa por Kg/m . La densidad es una magnitud derivada escalar.
Peso específico: Es la fuerza con la que la Tierra atrae a los cuerpos. Se obtiene del
producto de la masa del cuerpo por g (9,8 m/s ). F= m a
Presión: Es la fuerza ejercida por unidad de superficie de un cuerpo. P= F / s
Unidades
Sistema
Cegesimal
Internacional
Densidad
g/cm
Kg/m
Técnico
UTM/m
Peso específico
Dinas (g 9,8 m/s )
Newtons (Kg 9,8 m/s )
Kilopondios
Presión
Baria (Dinas/cm )
Pascal (N/m )
Kilopondio/m
(UTM 9,8 m/s )
Aparte de las ya enunciadas, hay unidades de presión de uso común, cuyas equivalencias son
aproximadamente las siguientes:
1 milibar = 100 Pascal Utilizadas en el ámbito meteorológico.
1 atmósfera física = 101300 Pascal
1 atmósfera técnica = 9,8 N Empleada en la medición de presiones de aire
y agua en recintos cerrados.
Fuerzas y presiones:
• Originadas en sólidos:
Debido a su estructura de sus partículas (fuertemente unidas y con una distribución regular), los sólidos
poseen una forma y volumen fijos. Esto hace que en su interior sólo sea apreciable la atracción que la Tierra
ejerce sobre él; es decir, su propio peso. Debido a su rigidez estructural, las fuerzas aplicadas a un sólido se
trasmiten por él en su totalidad.
Lógicamente estas fuerzas no podrán nunca superar el límite de la rigidez estructural de ese cuerpo, ya que si
no se rompería.
Fuerzas y presiones (continuación):
• Originadas en líquidos:
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Los líquidos poseen un volumen fijo, aunque su forma se adapta a la del recipiente que los contenga. El
interior de un líquido ejerce fuerzas que actúan en todas direcciones y que son perpendiculares a la superficie
interior del recipiente que lo contiene.
Cuanto mayor sea la profundidad de un punto en un líquido, mayor será la fuerza que ejercerá, debido a que
tendrá un mayor peso sobre él. Estas fuerzas siempre se ejercen desde el interior del líquido hacia las paredes
del recipiente, por lo que a la misma profundidad, las fuerzas que ejerce el líquido son de igual intensidad,
pero de sentido opuesto. Estas fuerzas dependen de la profundidad del punto, pero son independientes de la
forma del recipiente.
• Originadas en gases:
Las partículas de los gases tienden a ocupar todo el volumen del recinto que las contiene. Las fuerzas
ejercidas por los gases están provocadas por el constante y caótico movimiento de sus partículas, que chocan
unas contra otras, por lo que ejercen fuerzas contra las paredes del recinto. Cuanta mayor distancia haya entre
estas partículas, menor es la fuerza que pueden ejercer, por lo que el tamaño del recinto donde se encuentre el
gas es inversamente proporcional a la fuerza ejercida por éste.
Fluidos:
La estructura molecular de líquidos y gases hace que sean considerados fluidos, ya que pueden fluir con
facilidad, en tanto que los sólidos no pueden, condicionados por su estructura.
• Equilibrio de los sólidos en el seno de los fluidos:
Un cuerpo sumergido en un fluido se ve sometido a fuerzas opuestas y de igual intensidad que se contrarrestan
y son perpendiculares a su superficie. La intensidad de estas fuerzas aumenta con la profundidad. Por los
tanto, sobre un cuerpo sumergido en un fluido actúan dos fuerzas: el peso, que ejerce la Tierra, y el empuje,
que ejerce el propio fluido. Ambas fuerzas actúan en dirección vertical pero en sentidos contrarios.
Fluidos (continuación):
El peso actúa hacia abajo y el empuje hacia arriba. Si tanto el cuerpo sumergido como el fluido son
homogéneos, el punto donde se aplican estas dos fuerzas en el cuerpo sumergido es el mismo. El centro de
gravedad (punto donde se aplica el peso) y centro de empuje coinciden.
En este caso hay tres posibilidades:
• Si el peso del cuerpo es mayor que la fuerza de empuje del fluido, éste se hundirá.
2. Si el peso del cuerpo es igual a la fuerza de empuje del fluido, éste quedará en equilibrio en el interior del
fluido.
• Si el peso del cuerpo es inferior a la fuerza de empuje del líquido, el cuerpo subirá hacia la superficie del
fluido.
Algo parecido ocurre en el caso de la relación de las densidades entre el cuerpo y el fluido. Aquí también
caben tres posibilidades (asimismo suponiendo que tanto sólido como fluido sean homogéneos):
• Si la densidad del sólido es mayor que la del fluido, el cuerpo se hundirá.
• Si la densidad de ambos es la misma, el cuerpo permanecerá en equilibrio en el interior
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del fluido.
• Si la densidad del cuerpo es menor que la del fluido, el sólido ascenderá hacia la superficie de éste.
En caso de que el sólido sea heterogéneo, el centro de empuje y el de gravedad no coinciden. Por tanto, para
que haya equilibrio, las fuerzas de peso y empuje, aparte de igualarse, deben de estar en la misma dirección.
• Condiciones de equilibrio:
• La resultante de las fuerzas de peso y empuje debe ser nula.
• Los centros de gravedad y empuje han de estar en la misma vertical.
− Hay tres tipos de equilibrio:
• Estable: El centro de gravedad está por debajo del de empuje. Las fuerzas de empuje y peso son iguales y
ambas están en la misma vertical. Los desplazamientos leves no afectan su posición de equilibrio.
• Indiferente: Ambas fuerzas coinciden en el mismo punto. El cuerpo estará en equili−
brio en cualquier posición.
3. Inestable: Las fuerzas son iguales, pero no están en la vertical del peso, o incluso el
centro de empuje está por encima del de gravedad. Esto puede hacer que el cuerpo gire, buscando su posición
de equilibrio. Esta rotación se causa al estar las dos fuerzas paralelas en sentido opuesto y en distintas
verticales.
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Fluidos (continuación):
• Equilibrio de los cuerpos flotantes:
Cuando un cuerpo flota quiere decir que la fuerza de empuje del fluido es superior al peso del cuerpo. En esta
situación, parte del cuerpo queda sumergido y el resto está por encima de la superficie del fluido. Esto quiere
decir que el cuerpo desaloja una cantidad de fluido igual a su volumen sumergido.
En un cuerpo flotante, la fuerza de empuje es igual al peso del cuerpo e igual al volumen de fluido desalojado.
El empuje disminuye al subir el cuerpo, ya que el volumen de fluido desalo− jado por un cuerpo flotante es
inferior al del cuerpo inmerso en el fluido.
El equilibrio de los cuerpos flotantes se rige por los mismo principios que los de los cuerpos sumergidos. La
fuerza de empuje y el peso han de ser iguales y los centros de aplicación de am− bas fuerzas deben estar en la
misma vertical.
Este equilibrio será más estable cuanto más bajo esté el centro de gravedad del cuerpo. En caso de que el
centro de gravedad esté más alto que el de empuje, también pude lograrse un equilibrio estable si la parte
sumergida cambia de forma al inclinarse el cuerpo. Al ocurrir esto, el centro de empuje cambia de posición,
saliéndose de la vertical del centro de gravedad. Debido a este cambio de posición, se crea un par de fuerzas
que hace volver al cuerpo a la posición de equilibrio.
Para que este equilibrio sea estable, la vertical de este nuevo centro de empuje debe cortar al eje de simetría
del cuerpo en un punto por encima del centro de gravedad denominado metacen− tro. Cuanto más bajo esté
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situado el centro de gravedad, más estable será el equilibrio.
Esta es la razón por la que los barcos y submarinos lleven su parte más pesada (carga, motores, depósitos de
lastre) en sus secciones inferiores.
• Presión hidrostática:
Es la que ejerce un líquido en un punto de su interior por acción de la gravedad. Esta presión se manifiesta en
forma de fuerzas ejercidas en todas direcciones sobre la superficie de cualquier cuerpo en contacto con el
líquido e incluso sobre su propio recipiente.
Esta presión se obtiene con la siguiente fórmula:
F es el peso de la columna de líquido.
F= V p g V es el volumen de la columna de líquido.
p es la densidad del líquido.
g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s ).
La presión en un punto del líquido aumenta en relación a la densidad de éste. El principio fundamental de la
hidrostática enuncia que esta presión es directamente proporcional a la profundidad del punto, por lo que a
mayor profundidad, a mayor fuerza estará sometido el punto. Esta presión se obtiene de la siguiente fórmula:
h es la altura de la columna de líquido.
F= h p g p es la densidad del líquido.
g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s ).
La fuerza resultante de todas las que actúan sobre un cuerpo sumergido es una vertical y hacia arriba. Esta
fuerza es denominada fuerza de empuje. Esta fuerza es más notoria cuanto más sumergido está el cuerpo en el
fluido, siguiendo el principio fundamental de hidrostática.
Fluidos (continuación):
• Principio de Arquímedes:
Este principio enuncia que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje
hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. Este fluido desalojado posee el mismo volumen que el cuerpo
sumergido. La fuerza de empuje a la que se ve sometido el cuerpo se calcula de igual forma que la presión
hidrostática; quedando así:
F=Vpg
Este empuje es directamente proporcional a la densidad del fluido, por lo que en un gas la fuerza de empuje
será considerablemente menor que en un líquido.
Aparatos para descender a grandes profundidades:
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Estos aparatos, diseñados para ayudar a descender al hombre a un medio que no es el suyo
(la adaptación del ser humano al mar es nula), sufren una constante evolución y han de ser diseñados para
soportar grandes presiones. Esto es debido a que la presión aumenta +1 atmósfera cada 10 m de profundidad,
por lo que la presión del agua es de 2 atmósferas a 10 m de profundidad y así sucesivamente.
• Traje de buzo:
Traje constituido por un tejido doble de fibra, con caucho en su interior, que es impermeable y está dotado de
un cuello que dispone de un aro metálico que permite la fijación de un casco esférico provisto de cuatro
mirillas. Para poder contrarrestar el empuje que ejerce el agua sobre él, el traje dispone de unos contrapesos,
que se cuelgan del pecho y de la espalda del buzo, de 17 Kg cada uno, y de unas botas lastradas cuyo peso es
de 21 Kg por par. El equipo completo pesa unos 300 kg. El aire se le suministra por medio de bombas y un
tubo, o de unas botellas de aire comprimido que el propio buzo lleva colgadas a la espalda. La comunicación
entre el buzo y el equipo de superficie se verifica o bien a través de una cuerda o mediante una línea
telefónica. Este traje permite estancias de tres horas a profundidades de entre 40 y 60 m. Existen asimismo
trajes blindados, construidos con elementos de acero y totalmente impermeables, que permiten trabajar a una
profundidad máxima de 200 m.
La profundidad práctica límite con un equipo normal se sitúa en los 18 m de profundidad.
Aparatos para descender a grandes profundidades (continuación):
Con equipos especiales, en los cuales el nitrógeno del aire para respirar es sustituido por helio o hidrógeno, se
ha logrado duplicar la profundidad útil de trabajo, pasando de los 76 a los 152 m de profundidad. A
buceadores adaptados a la presión submarina que viven en estaciones a profundidades superiores a los 100 m,
se les supone capaces de bucear con trajes flexibles a profundidades que oscilan aproximadamente entre los
400 y 700 m de profundidad.
El submarino y el batiscafo aprovechan inteligentemente los principios de equilibrio de los cuerpos inmersos
en fluidos, variando su peso (sin que esto afecte a su volumen, y por tanto al empuje que sufren) para
modificar su profundidad.
• Submarino:
El submarino es un buque de finalidad bélica capaz de navegar por debajo del agua, formado por un casco
estanco en forma ahusada, subdividido en diversos compartimentos, cuya resistencia determina la profundidad
a la que puede sumergirse la nave. El submarino está formado por dos estructuras superpuestas, entre las
cuales se sitúan las cámaras de flotación. El submarino está construido con un material reforzado que permite
aguantar altas presiones y se divide en compartimentos estancos. Existen dos tipos principales de submarinos:
los que disponen de un único casco, que incluye los depósitos de lastre en su interior, y los que están formados
por dos cascos, uno de los cuales (hermético) alberga los sistemas de mando e instalaciones para la
tripulación, mientras que el segundo confiere su forma externa al navío y alberga los tanques de lastre que
ocasionan la inmersión o emersión del buque. La inmersión de la nave se produce al llenar de agua los tanques
de las cámaras de flotación. Para emerger se expulsa el agua de estos tanques.
• Batiscafo:
El batiscafo, inventado por el suizo Auguste Piccard en 1.947, es una nave sumergible autónoma destinada a
la exploración submarina y con capacidad de realizar exploraciones en las zonas más profundas de los
océanos. Está constituido por un depósito lleno de un líquido más ligero que el agua (generalmente, gasolina)
y equipado con una barquilla estanca ocupada por los tripulantes, que disponen en ella de mirillas de
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observación y de los instrumentos científicos necesarios para la realización de las exploraciones. La
propulsión horizontal de la nave se logra mediante motores eléctricos.
Con el batiscafo Trieste, Jacques Piccard y Donald Walsh, lograron, en 1.960, sumergirse a 10.960 m. de
profundidad en la fosa de las Marianas, en el océano Pacífico. Antes se habían conseguido con ese mismo
diseño inmersiones de hasta 4.000 metros de profundidad frente a las costas de Dakar (Senegal) con éxito,
aunque sin tripulación.
En 1969, Jacques Piccard diseñó un batiscafo de 15 m de longitud y 135 toneladas de peso para permanecer
largos períodos de tiempo a bordo. Con este batiscafo, que se dejaba llevar por las corrientes, permaneció un
mes llevado por la corriente del Golfo, estableciendo así con pre− cisión sus características.
Aparatos para descender a grandes profundidades (continuación):
• Batisfera:
La batisfera es una gran cámara esférica de buceo hecha de acero diseñada para la explora− ción submarina
por el científico norteamericano Charles W. Beebe. La batisfera estaba unida al barco en la superficie por un
cable de acero y los ocupantes del ingenio se comunicaban con el barco por teléfono. En 1.934 Beebe
descendió a 923 m de profundidad en las proximidades de las Bermudas.
Principio de Pascal:
El principio de Pascal es de singular importancia en hidrostática. Según este principio la presión ejercida
sobre un punto de una masa líquida se transmite de forma instantánea y con igual intensidad en todos los
sentidos. El principio de Pascal afirma que las presiones ejercidas sobre un líquido se transmiten en el seno de
éste de la misma forma en todas direcciones y actúan de manera perpendicular sobre las paredes del recipiente
que lo contiene.
Este principio se justifica mediante la siguiente fórmula:
F F Mediante esta igualación, se expresa que la presión originada en un
= líquido es la misma en cualquiera de sus puntos, aunque la fuerza
s s ejercida no se transmita íntegramente por él.
Aplicaciones del principio de Pascal:
El objetivo principal de estas aplicaciones del principio de Pascal es el de obtener una gran
cantidad de fuerza ejercida sobre una gran superficie a partir de una presión pequeña. La tras−
misión de la presión a través de un fluido es utilizada en estos casos para obtener fuerzas eleva− das a partir
de fuerzas pequeñas. En ambas aplicaciones se utiliza la incompresibilidad de los líquidos para transmitir una
presión a través de ellos.
• Prensa hidráulica:
Las prensas hidráulicas, con las que se alcanzan grandes presiones, de hasta 70.000 tonela− das, son máquinas
más complejas, basadas no obstante en el simple principio de Pascal, que constan esencialmente de dos
cilindros huecos de distinta sección, unidos por un conducto estanco y llenos de agua o aceite, en los que la
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fuerza ejercida sobre el cilindro menor se trans− mite aumentada al cilindro mayor, que hace las veces de
placa de presión. Normalmente se utilizan para comprimir, con el fin de estrujar, imprimir, estampar o realizar
cualquier otra acción semejante.
Toda prensa consta de dos elementos rígidos: uno fijo, en el que se deposita el material a prensar, y otro
móvil, que hace presión sobre el primero.
Las prensas hidráulicas basan su funcionamiento en un émbolo que se desplaza por los cambios de presión
producidos en el cilindro donde éste se aloja.
Aplicaciones del principio de Pascal (continuación):
• Frenos hidráulicos:
En los frenos hidráulicos, un líquido transmite la presión a las zapatas mediante un émbolo. El émbolo o
pistón es un mecanismo consistente en una pieza metálica, que se desplaza por el interior de una cavidad o
cilindro, ya sea por acción del fluido. Esta acción puede llevarse a cabo por una cara, en el caso del pistón de
efecto simple, o por las dos caras, en el pistón de doble efecto. Por lo general, el émbolo va unido a una biela
por medio de un vástago o a través de un bulón. Para el funcionamiento del mecanismo es imprescindible la
perfecta estanqueidad entre el émbolo y el cilindro, que se asegura mediante aros o anillos elásticos llamados
también segmentos. La estanqueidad del émbolo con el cilindro se consigue mediante estopas o, si la
temperatura es elevada, mediante aros metálicos elásticos. La cabeza o superficie de acción del émbolo es,
generalmente, plana, si bien puede adoptar distintas formas con el fin de crear turbulencias convenientes; las
cabezas de las bombas hidráulicas están provistas de válvulas.
• Vasos comunicantes:
Sistema formado por dos o más recipientes que se comunican entre sí por su parte inferior y que se utiliza en
el estudio de la estática de fluidos. Así pues el líquido vertido en uno de ellos alcanzará el mismo nivel en
todos, con independencia de la forma y tamaño que tengan. Este hecho encuentra su explicación en la
condición de equilibrio (todos los puntos situados en un mismo plano horizontal han de tener la misma
presión) y en el teorema fundamental de la estática de fluidos, según el cual la presión en un punto de una
masa líquida sólo depende de su densidad y de la distancia de dicho punto a la superficie libre del líquido.
El principio de los vasos comunicantes es aplicado para llevar agua a gran altura en poblaciones, situando los
depósitos a un nivel superior. Actualmente esto se logra con la ayuda de bombas. En agricultura se emplean
los vasos comunicantes en la creación de pozos artesianos, de los que se obtiene agua que fluye hacia la
superficie al estar situado el pozo en la zona más baja de una bolsa de agua circundante.
Otra aplicación importante del principio de los vasos comunicantes es la esclusa. Éste es un complejo sistema
hidráulico que permite la navegación por cauces que han de salvar grandes diferencias de nivel. Las esclusas
son tramos de canal cerrados por puertas móviles y estancas, y un sistema de bombas para la introducción
o achique de aguas. La sección principal del canal se construye normalmente de hormigón armado, mientras
que las puertas de entrada y salida son de acero. El funcionamiento de una esclusa consiste, en primer lugar,
en igualar el nivel de las aguas del interior de la esclusa con las del tramo de canal en el que se encuentra el
buque que se pretende elevar o descender. A continuación, se abren las compuertas de entrada y se introduce
el buque en la esclusa, cerran− do dichas compuertas de entrada una vez completada la operación.
Aplicaciones del principio de Pascal (continuación):
Luego, la estación de bombeo procede a elevar o bajar el nivel de las aguas contenidas en la esclusa, hasta
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igualarlo con el del canal de salida. Finalizada esta operación, se pasa a abrir las compuertas de salida, con lo
que el buque puede continuar su navegación. Los grandes desniveles se superan mediante una serie de
esclusas consecutivas encadenadas. Una de las esclusas más conocidas es la del canal de Panamá, donde los
barcos que pasan del Atlántico al Pacífico deben subir de nivel para pasar de un océano a otro y viceversa.
Presión en los gases:
La presión que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene es la misma en todas partes y no
es dependiente del peso del gas, excepto en el caso concreto de la presión at− mosférica.
• Manómetro:
El manómetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de presión entre dos fluidos o entre dos
puntos de un mismo fluido. En su versión básica, consta de un tubo en forma de U que generalmente contiene
mercurio. Hay dos tipos: de rama cerrada o de rama abierta. Cuando la presión es la misma en las dos ramas,
el nivel de fluido en ellas es el mismo. Si una de las ramas tiene una presión superior a la otra, el fluido se
desnivela El cálculo de la diferencia de presión se realiza aplicando la fórmula de la presión hidrostática a la
diferencia de nivel del fluido en ambas ramas.
Si el manómetro es de rama cerrada, la altura de la columna de fluido será la presión del gas. En cambio si el
manómetro es de rama abierta, la presión del gas se calculará sumando o restando la presión atmosférica a la
presión hidrostática obtenida. Un valor negativo de lectura correspondería a un vacío parcial.
En manómetros más complejos y cómodos, el fluido a medir empuja un émbolo unido a un dispositivo
elástico, y éste hace girar una aguja que indica sobre una escala graduada la presión efectuada.
Las presiones bajas de un gas se miden con el dispositivo McLeod, capaz de medir hasta 10 de mercurio de
presión absoluta. Este aparato toma un volumen conocido del gas que se quiere medir, lo comprime a
temperatura constante a un volumen mucho menor y mide su presión directamente con un manómetro. La
presión desconocida se calcula aplicando la ley de Boyle−Mariotte. Para presiones aun más bajas se emplean
métodos basados en la radiación, ionización o los efectos moleculares.
Las presiones que admiten los manómetros oscilan entre los 10 y 10 mm de mercurio de presión absoluta en
mediciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas, como en el caso de las prensas y controles hidráulicos.
En experimentaciones se han obtenido presiones del orden de millones de atmósferas, y la fabricación de
diamantes artificiales exige presiones cercanas a las 70.000 atmósferas, a temperaturas que rondan los 3.000º
C.
Por último se entiende como presión parcial la presión efectiva que ejerce un gas determinado en una mezcla
de
éstos. La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de los gases que la componen
(oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles).
Presión en los gases (continuación):
• Presión atmosférica:
En el caso de la atmósfera, la presión ejercida por el aire no es igual en todos sus puntos, por lo que se le
considera un caso especial. La presión atmosférica se define como la presión que ejerce la atmósfera sobre los
cuerpos sumergidos en ella. En un nivel concreto, la presión atmosférica es igual al peso de la columna de aire
existente encima de dicho nivel. Al nivel del mar, su valor normal se considera de 760 mm de mercurio (1.013
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milibares), mientras que a una altura de 5.500 m este valor se reduce a la mitad, llegando a desaparecer a 173
Km. de altura. Lo que, traducido a Pascales, equivale a una presión de 101.325 Pa al nivel del mar, que
disminuye hasta unos 2.350 Pa a 10.700 m de altura.
En el ámbito de la meteorología el control de esta presión es muy importante para predecir el tiempo. El aire
frío pesa más que el caliente, y éste es uno de los factores que influyen en las diferencias de presión
atmosférica a un mismo nivel. Además, los anticiclones (áreas atmosféricas con buen tiempo) y las borrascas
(zonas antagónicas a las anteriores) generan corrientes de aire en sentido vertical que modifican
sustancialmente el valor de la presión atmosférica, circunstancia que se utiliza de forma importante en la
previsión de la evolución del tiempo.
La disposición que adoptan las isobaras configura unas formas denominadas campos de presión, por cuanto en
realidad los delimitan y sitúan: altas presiones o anticiclones, bajas presiones o depresiones, dorsales,
collados, vaguadas. Los campos de presión estables en el tiempo, o poco variables, se denominan centros de
acción, ya que son los que regulan las masas de aire y la circulación de los vientos y con ellos la creación o
disipación de las nubes.
• Barómetro:
El barómetro es un instrumento utilizado para medir la presión atmosférica inventado por el italiano Torricelli
en 1643. Su barómetro de mercurio consistía en un tubo de vidrio, cerrado por la parte superior, lleno de
mercurio y sumergido en una cubeta con el mismo líquido. La presión atmosférica que actúa sobre la cubeta
mantiene el nivel del mercurio en el tubo, equilibrando su peso, de modo que la altura alcanzada es tanto
mayor cuanto mayor sea la presión atmosférica cuando se efectúa la medición. Modelos perfeccionados
fueron construidos por Regnault, Fortin y Tonnelot. Los actuales barómetros de mercurio están formados por
un tubo de vidrio de 85 cm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior. La medición de
la presión atmosférica al nivel del mar oscila entre los 737 y los 775 mm de mercurio.
Presión en los gases (continuación):
Esta oscilación es debida a la latitud (con la consecuente variación de la fuerza de la gravedad), la temperatura
y el diámetro del tubo. Aún así, y aplicando las debidas correcciones a las mediciones por estas variables, el
barómetro de mercurio puede tener una precisión de hasta 0,1 mm. El barómetro aneroide, también
denominado metálico, fue inventado por Vidi y se fundamenta en la deformación elástica que experimenta,
bajo la acción de la presión atmosférica, una caja metálica plana y de paredes delgadas en la que se ha hecho
el vacío,
la deformación elástica se transmite a una aguja que se desplaza en una escala graduada. El barómetro de
Bourdon consiste en un tubo flexible, cerrado y curvado en forma de herradura, en cuyo interior reina el
vacío. Las variaciones de presión del aire modifican la curvatura
del tubo y estas modificaciones se registran en una escala. El barómetro registrador o barógra− fo está
formado por varias cápsulas anaeroides que mueven una aguja inscriptora que registra de forma continuada,
sobre un cilindro de papel móvil, los valores de la presión atmosférica durante un período de tiempo.
Leyes de los gases:
• Ley de Boyle−Mariotte:
Ley según la cual, a temperatura constante, los volúmenes ocupados por una masa de gas perfecto son
inversamente proporcionales a las presiones a que se halla sometida. Es decir, el producto de la presión por el
volumen se mantiene constante: p V = constante.
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Si sobre un gas, a temperatura constante, se le aplica una presión doble a la que tenía al principio, verá su
volumen reducido a la mitad. En caso de que la presión inicial se redujese a la mitad, manteniendo constante
la temperatura, el gas duplicaría su volumen.
Leyes de los gases (continuación):
La ley de Gay−Lussac y Charles relacionan asimismo la presión con la temperatura y el volumen con la
temperatura de la siguiente forma:
ppVV
____ = ____ _____ = _____
TTTT
De las cuales se obtiene que la presión y la temperatura de un gas a un volumen constante son magnitudes
directamente proporcionales y que el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura si la
presión no varía.
PVPV
_______ = ________
TT
Esta expresión interrelaciona la presión, el volumen y la temperatura de un gas y expresa la ley general de los
gases. Esta ley enuncia que para una misma masa de un gas, el producto de la presión por el volumen partido
por la temperatura es constante.
Bibliografía:
• Enciclopedia Multimedia Planeta DeAgostini.
• Física y Química de 4º ESO; Ed: Edelvives. Páginas 87−120.
• Fase II, Ed: Bruño. Páginas 127−147.
Transmisión de fuerzas en los sólidos.
Fuerzas en el interior de los líquidos:
A más profundidad, A la misma profundidad, las fuerzas
mayor fuerza del líquido. en el interior de un líquido son iguales y
opuestas.
Fuerza de empuje.
Fuerza de empuje.
1. Estable 2. Indiferente 3. Inestable
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Tipos de equilibrio.
Torricelli Fortin
Diferentes tipos de barómetros
Barómetro anaeroide, inventado por Vidi.
Manómetros de tipo abierto.
Esquema de los vasos comunicantes:
Traje de buzo Jim, fabricado en
magnesio.
Batiscafo Trieste.
Ley de Boyle−Mariotte:
Funcionamiento de la
prensa hidráulica.
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