Simulación interactiva
La interacción · 4.º de ESO
La presión y los fluidos
Sin empezar
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Objetivo
Al terminar sabrás calcular presiones en sólidos y fluidos y aplicar los principios de Pascal y de Arquímedes a situaciones cotidianas.
En pocas palabras (lectura fácil)
Para madres, padres y tutores (1 minuto)
Explicación
La presión es la fuerza que actúa por unidad de superficie: p = F / S. En el Sistema Internacional se mide en pascales (Pa): 1 Pa = 1 N/m². Con la misma fuerza, cuanto menor es la superficie, mayor es la presión: por eso un cuchillo afilado corta y unas raquetas de nieve evitan hundirse.
Los fluidos (líquidos y gases) también ejercen presión. La presión hidrostática aumenta con la profundidad: p = d · g · h, donde d es la densidad del líquido, g = 9,8 m/s² y h la profundidad. No depende de la forma del recipiente; por eso, en los vasos comunicantes, el líquido alcanza la misma altura en todos ellos.
El principio de Pascal dice que la presión aplicada a un líquido encerrado se transmite igual en todas las direcciones. En una prensa hidráulica, F₁ / S₁ = F₂ / S₂: una fuerza pequeña sobre un émbolo pequeño produce una fuerza grande sobre un émbolo grande. Así funcionan los frenos de los coches y los elevadores de los talleres.
El aire también pesa y ejerce la presión atmosférica. Torricelli la midió en 1643 con un tubo de mercurio: al nivel del mar equilibra una columna de 760 mm de mercurio, es decir, unos 101.300 Pa. Disminuye con la altitud y se mide con barómetros.
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja: E = d_fluido · g · V_sumergido. Si el empuje máximo es mayor que el peso, el cuerpo flota; si es menor, se hunde. En la práctica, un objeto macizo flota si su densidad es menor que la del líquido.
Idea clave: Presión = fuerza repartida en una superficie; en los fluidos crece con la profundidad y empuja hacia arriba a lo que se sumerge.
Ejemplo resuelto: Experimento seguro: el ludión en una botella
- Paso 1 Llenamos de agua una botella de plástico de 1,5 L y la cerramos después de meter dentro un capuchón de bolígrafo con un poco de plastilina en el extremo, de modo que flote justo en la superficie.
- Paso 2 Apretamos la botella con las manos: la presión aumenta y se transmite por todo el líquido (principio de Pascal).
- Paso 3 Entra algo de agua en el capuchón, el aire de su interior se comprime y el conjunto desaloja menos volumen.
- Paso 4 El empuje se hace menor que el peso y el capuchón se hunde.
- Paso 5 Al soltar, el aire se expande, el empuje vuelve a superar al peso y el capuchón sube.
Resultado: El ludión muestra a la vez el principio de Pascal y el de Arquímedes.
Resumen
- Presión: p = F / S; se mide en pascales (Pa).
- Presión hidrostática: p = d · g · h; aumenta con la profundidad.
- Principio de Pascal: la presión se transmite íntegra en un líquido; prensa hidráulica.
- Presión atmosférica: unos 101.300 Pa (760 mmHg) al nivel del mar.
- Principio de Arquímedes: E = d · g · V; un cuerpo flota si el empuje puede igualar su peso.
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