Aplicaciones del principio de Pascal

¿Qué es el principio de Pascal?

Los fluidos son geniales y súper útiles. Si alguna vez llenó un globo de agua para arrojarles a sus amigos o infló un colchón de aire, probablemente tendrá una comprensión intuitiva de cómo funcionan los fluidos (líquidos o gases). Si un colchón de aire está medio inflado y usted se acuesta sobre él, o arruina parte de él, empujando todo el aire hacia una esquina, sentirá el aire empujando con fuerza las paredes del colchón. Al apretar un lado del colchón, puede aplicar una fuerza en el lado opuesto. Tu fuerza puede transmitirse a través del colchón. Así es como funcionan los fluidos, y esta propiedad de vital importancia se explica en el principio de Pascal.

El principio de Pascal dice que un cambio en la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminuir a todas las porciones del fluido y a las paredes de su recipiente. Gracias al principio de Pascal, podemos levantar enormes camiones y automóviles con solo músculos humanos, bombear sangre alrededor del cuerpo y detener una bicicleta con solo presionar un botón. Todo a través del poder de los fluidos.

Matemáticamente, la presión es la fuerza, F, medida en Newtons, dividida por el área, A, medida en metros cuadrados (F / A). Entonces, el principio de Pascal dice que la presión, F dividida por A, es la misma cuando se transmite a través de un fluido. Entonces F1 dividido por A1 es igual a F2 dividido por A2 (F1 / A1 = F2 / A2). Lo que esto significa es que si empuja con una fuerza pequeña a través de un área pequeña, puede llevar a que se aplique una fuerza grande en un área grande. Esto es increíblemente útil; A continuación, hablemos de algunas de las formas en que podemos utilizar este principio en la vida diaria.

Aplicaciones del principio de Pascal

La hidráulica se define como la rama de la ciencia y la tecnología que se ocupa del transporte de líquidos a través de tuberías y canales, especialmente como fuente de fuerza o control mecánico. Y esta es, con mucho, la aplicación más común del principio de Pascal. Hay muchos, muchos usos del principio, pero casi todos se reducen a la hidráulica.

Los frenos de los automóviles son el sistema hidráulico más utilizado. Un líquido en un tubo toma la presión que aplicas sobre el pedal del freno y la transfiere hasta las ruedas para aplicar una fuerza allí. Es más, al empujar ese fluido contra un área más grande, A, su pequeño empujón del pedal puede conducir a una fuerza de frenado mucho mayor.

Si eso no le convence de que el principio de Pascal es poderoso, echemos un vistazo a un elevador de automóviles. Podemos levantar automóviles y camiones en el aire mediante sistemas hidráulicos. Al empujar hacia abajo en un área pequeña, con una fuerza pequeña, podemos aplicar una fuerza grande sobre un área grande en el otro extremo del elevador, empujando el automóvil hacia arriba.

Bien, un ejemplo más. El corazón humano también funciona según el principio de Pascal. Al encerrar un líquido, en este caso, su sangre, en vasos sanguíneos bajo presión, su corazón puede aplicar una fuerza relativamente menor y bombear sangre por todo el cuerpo.

¡Espere! Te escucho decir. ¿No rompe todo esto la conservación de la energía? Seguramente, no puedes conseguir algo a cambio de nada. Y eso es cierto. El trabajo que hace, por ejemplo, al levantar un automóvil, en realidad no disminuye. El trabajo es fuerza multiplicada por la distancia. Si aplica una fuerza menor, debe empujar una distancia mayor. Entonces, cuando presiones la palanca para levantar el automóvil en el aire, tendrás que bombear muchas veces para que se eleve. Pero tus músculos solo son capaces de aplicar cierta fuerza. De esta manera, puede aplicar una pequeña fuerza durante un tiempo prolongado y levantar un automóvil enorme y pesado, mientras que, sin el elevador hidráulico, sus músculos no serían lo suficientemente fuertes para levantar el automóvil en absoluto.

Ejemplo de cálculo

Bien, es hora de hacer un problema de ejemplo rápido. Digamos que está levantando un automóvil, como hablamos. El área de la palanca que está presionando es de 0,1 metros cuadrados y el área del elevador debajo del automóvil es de 5 metros cuadrados. Si empuja con una fuerza de 5 Newtons, ¿cuánta fuerza se aplicará al automóvil?

Primero, escriba lo que sabe. Llamaremos palanca 1 y elevación 2. Sabemos que el área de la palanca, A1 = 0.1, y el área de elevación, A2 = 5. Por último, sabemos que la fuerza aplicada sobre la palanca, F1 = 5 Newtons. Inserta todo eso en nuestra ecuación.

5 / 0,1 = F1 / 5

Haga un reordenamiento algebraico para hacer que F2 sea el sujeto y encontramos que:

F2 = 5 (5 / .1)

Escriba eso en una calculadora y obtendrá 250 Newtons. Entonces, su pequeño empujón de 5 Newton conduce a una fuerza de 250 Newton en el automóvil. ¡Muy impresionante!

Resumen de la lección

El principio de Pascal dice que un cambio en la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminuir a todas las porciones del fluido y a las paredes de su recipiente. Matemáticamente, la presión es la fuerza, F, medida en Newtons, dividida por el área, A, medida en metros cuadrados (F / A). Entonces, el principio de Pascal dice que la presión, F dividida por A, es la misma cuando se transmite a través de un fluido. Entonces:

F1 / A1 = F2 / A2

Lo que esto significa es que si empuja con una fuerza pequeña a través de un área pequeña, puede llevar a que se aplique una fuerza grande en un área grande. Las aplicaciones de este principio incluyen el bombeo de sangre del corazón humano por todo el cuerpo, elevadores de automóviles, frenos de automóviles y bicicletas … en realidad, cualquier cosa que funcione con sistemas hidráulicos se basa en el principio de Pascal.

Los resultados del aprendizaje

Después de revisar esta lección, debería tener la capacidad de:

• Describe el principio de Pascal
• Identificar la ecuación del principio de Pascal.
• Explicar ejemplos cotidianos que operan según el principio de Pascal.

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