Principio de Pascal
Si hay algo que odio, son los problemas con el coche. Afortunadamente, tengo un amigo que es mecánico de automóviles. Si mi coche no funciona bien, lo llevo a su taller, donde tiene todo el equipo necesario para que mi coche vuelva a la carretera. En su taller, él puede darle un vistazo completo a mi auto levantándolo con un gato grande. Los gatos, como los que utilizan los mecánicos de automóviles, funcionan gracias a la hidráulica, que son simplemente fluidos a presión.
Entendemos cómo funciona la hidráulica gracias al principio de Pascal , que establece que un cambio de presión en cualquier punto de un fluido encerrado se transmitirá sin disminución a todas las partes de ese fluido. En esta lección, aprenderemos más sobre la hidráulica y otras aplicaciones del principio de Pascal para ver cómo se emplea el principio para facilitar el trabajo.
Cómo funciona el principio de Pascal
Una de las formas más fáciles de aprender sobre el principio de Pascal es usando un tubo en forma de U lleno de agua. Si conectamos ambos extremos con pistones que se mueven libremente, creamos un sistema cerrado. Si presionamos el pistón izquierdo hacia abajo, veremos que el pistón de la derecha se mueve hacia arriba (vea el video en 01:19). Este movimiento ocurre porque la fuerza que aplicamos en el primer pistón se transmitió al segundo pistón usando el agua incompresible.
Sabiendo esto, ¿qué crees que pasaría si ensanchamos el tubo de la derecha y aumentamos el área del pistón? Bueno, en este caso, la fuerza que aplicas al pistón más pequeño hará que el pistón más ancho se eleve lentamente pero con mucha más fuerza. De hecho, así es como funciona la hidráulica. Debido a que el fluido no se puede comprimir, la presión permanece constante en todo él. La presión es la fuerza que se ejerce sobre un área determinada. Entonces, si presiona hacia abajo con una fuerza pequeña sobre un pistón con un área pequeña, debe haber una fuerza grande actuando sobre el pistón de área más grande para mantener la presión igual.
En nuestro experimento, usamos agua, pero sabemos por el principio de Pascal que cualquier fluido encerrado funcionará. Un fluido se define como cualquier sustancia que fluye y que toma la forma de su recipiente. Por tanto, tanto los líquidos como los gases son fluidos. Sabiendo esto, vemos que el principio de Pascal se puede demostrar usando un globo lleno de aire. Cuando aprietas un globo, ejerces presión sobre el sistema cerrado. Esa presión se transmite por igual a través del aire, lo que hace que las paredes flexibles del globo se abulten en todas las direcciones posibles.
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Ejemplos
Con nuestra comprensión del principio de Pascal, podemos comprender cómo se puede usar el principio para facilitar el levantamiento de objetos pesados, como el gato hidráulico que usó el mecánico al comienzo de nuestra lección. Un gato hidráulico puede levantar un vehículo de 2 toneladas simplemente empujando la manija del gato. Esto funciona porque la presión que ejerce el mecánico sobre el mango se transmite sin disminuir a todas las partes del sistema de elevación lleno de líquido. En otras palabras, una pequeña fuerza aplicada a un área pequeña puede generar la fuerza mayor en un área grande.
El principio de Pascal no solo es útil para levantar objetos pesados. De hecho, las aplicaciones del principio nos rodean. Por ejemplo, cuando aplica los frenos de su automóvil, la fuerza que aplica al pedal del freno crea presión en un líquido que se transmite a los tambores de freno de las cuatro ruedas.
Si alguna vez tiene la oportunidad de construir su propia casa, entonces el constructor deberá depender principalmente de una excavadora para limpiar el área para los cimientos de la casa. Aquí vemos la pala grande de una excavadora:
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¿Ves las mangueras que transmiten el fluido hidráulico a presión? Este fluido mueve los pistones que permiten que la pala excave.
Esos son excelentes ejemplos de cómo el principio de Pascal puede facilitar el trabajo pesado y ayudarnos cuando conducimos, pero ¿sabía que usa este principio en casa todos los días? De hecho, si te lavaste los dientes esta mañana, ya aplicaste el principio hoy. Cuando exprime la pasta de dientes del tubo de pasta de dientes, está aplicando el principio de Pascal. La pasta de dientes es un líquido encerrado en un tubo. Cuando aprietas un extremo del tubo, la presión se transmite por igual por toda la pasta de dientes. Cuando la presión alcanza la tapa abierta, la pasta de dientes sale del tubo y se coloca en el cepillo.
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Resumen de la lección
Revisemos.
El principio de Pascal establece que un cambio de presión en cualquier punto de un fluido cerrado se transmitirá sin disminución a todas las partes de ese fluido. Un fluido se define como cualquier sustancia que fluye y que toma la forma de su recipiente. Debido a que el fluido no se puede comprimir, la presión permanece constante en todo él. La presión es la fuerza que se ejerce sobre un área determinada.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya completado esta lección, tendrá la capacidad de:
- Definir fluido y presión
- Enuncie el principio de Pascal y explique cómo funciona.
- Describir ejemplos del principio de Pascal en acción.
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