Presiones

Física
3. Presiones
Resumen de cara al Control 2
presión = fuerza / superficie
p=f/s
Por lo tanto :
• La fuerza es directamente proporcional a la presión (si aumentamos la fuerza manteniendo la superficie
igual, la presión aumenta)
• La superficie es inversamente proporcional a la presión (si aumentamos la superficie manteniendo la fuerza
igual, la presión disminuye)
La presión hidrostática
Los líquidos ejercen −igual que los gases− una presión sobre cualquier superficie con la que estén en contacto.
Ésta se denomina presión hidrostática y :
• Actúa en todas direcciones, perpendicularmente a las superficies con las que está en contacto (bolsa llena
de agua con agujeros− agua sale a chorros por los agujeros perpendicularmente a la superficie)
• Depende de la profundidad (botella con agujeros a diferentes alturas− chorro agua llega más lejos si sale
por agujero que está más abajo)
• Depende de la densidad del líquido (recipientes con igual volumen de mercurio y agua respectivamente,
uno ejerce más presión sobre la misma superficie)
¿Cómo podemos comprobar la relación exacta que existe entre presión, profundidad −o altura− y densidad?
Nosotros conocemos esta fórmula :
p=f/s
Vamos a reconvertirla pensando en que :
fuerza que actúa en este caso= peso
Peso = masa · g
masa = densidad · volumen
volumen = superficie · altura
Por lo tanto
p=f/s
p=P/s
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p = masa · g / s
p=d·v·g/s
p=d·s·h·g/s
p=d·h·g
A esta última fórmula se le llama principio fundamental de la hidrostática.
¿Qué nos dice este principio ? Que :
• presión y profundidad o altura son directamente proporcionales
• presión y densidad son directamente proporcionales
Por lo tanto, tenemos dos maneras de calcular la presión (v. las dos fórmulas anteriores). Dependiendo del
problema y los datos que tengamos, utilizaremos una o la otra.
También es importante saber deducir de esta fórmula que si dos recipientes que contienen el mismo líquido se
llenan hasta la misma altura, la presión que se ejerce en el fondo es idéntica en los dos casos porque la forma
del recipiente no tiene nada que ver con la presión ejercida por el líquido que éste contiene. A esto se le llama
la PARADOJA HIDROSTÁTICA.
El Principio de Pascal nos dice que un aumento de presión sobre un líquido encerrado se transmite :
• Con la misma intensidad y
• En todas direcciones
al resto del líquido
• En un gas, el aumento de presión también se transmite, pero no con la misma intensidad ya que el gas
se comprime.
Aplicando este principio podemos explicar el funcionamiento de las máquinas hidráulicas.
Por ejemplo: si aplicamos una fuerza de 2N sobre un émbolo de 5m2 que está en contacto con un líquido, esta
fuerza será una presión 0.4 Pa. Esta presión se transmitirá con la misma intensidad y en todas direcciones a
través de todo el líquido (P. Pascal). Por lo tanto, la presión que llegará al otro lado del líquido será de 0.4 Pa.
Pero si al otro lado del líquido el émbolo es de 20m2 en vez de 5, estos 0.4 Pa. de presión se multiplicarán por
20 y dará una fuerza de 8N (4 veces mayor a la que habíamos aplicado al principio).
Ejemplos de máquinas hidráulicas : prensas hidráulicas, elevadores, frenos hidráulicos de los coches.
Cuando introducimos un cuerpo en agua, debido a la presión hisrostática ya sabemos que el líquido ejerce
fuerza sobre él en todas direcciones. Como también sabemos que la presión aumenta con la profundidad,
podemos decir que la presión hidrostática es mayor en la parte inferior del cuerpo y que por lo tanto la suma
de fuerzas dará una fuerza resultante hacia arriba. A esta la llamamos empuje.
Sobre el empuje tenemos que saber que (a parte de lo que acabamos de mencionar) :
• Es una mganitud vectorial
• Contrarresta parte o todo el peso del cuerpo (porque es una fuerza vertical hacia arriba y el peso es una
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fuerza vertical hacia abajo, luego se restan)
• Es igual al peso del líquido desplazado por el objeto (Principio de Arquímedes)
De la afirmación a. podemos deducir que :
1) El peso de un cuerpo no será el mismo...
1a...cuando esté fuera de un líquido (peso real)
1b.... que cuando esté dentro de un líquido (peso aparente)
2) Que el peso aparente será siempre menos que el peso real
3) Pap. = P − E
E = P − Pap.
P = E + Pap.
La Presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre cualquier cuerpo que esté en contacto con él.
Disminuye con la altura.
Presión máxima en al Tierra : 101.300 Pa.
Para medir la presión a 2000m de altura :
(suponiendo que h1 = presión máxima)
p1 − p2 = (d · g · h1) − (d · g · h2)
p1 − p2 = d · g · (h1 − h2)
h2 = h1 − 2000 (ej)
p1 − p2 = d · g (h1 − h1 − 2000)
p1 − p2 = d · g (2000)
Cuando hemos resuelto esto, tenemos la diferencia de presión entre h1 y h2 (cuánta menos presión hay en h2
respecto a h1), con lo cual si restamos esto a la presión máxima sabemos cuál es la presión en h2.
Medir la presión atmosférica
Barómetro de mercurio (italiano Torricelli, 1608−1647, discípulo de Galileo, barómetro de mercurio,
760mm...)
1 atm = 760 mm Hg = 1.013 · 105 Pa. = 1.013 bar
Barómetro aneroide− caja metálica (vacío parcial) paredes flexibles deformación caja por presión atmosférica
se trans. a una aguja que indica en una escala previamente calibrada el valor de la presión... ALTÍMETROS
(= pero en vez de presión altura)
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Barómetro de agua (= de Hg pero menos práctico − 10 m)
Manómetro...
• de Bourdon
• en forma de U
Hemisferios de Magdeburgo
1650
Otto von Guericke (alcalde de m.)
diámerto 70 cm
cobre
llave conectaba interior esfera c/ llave vacío
8 caballos a cada lado
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