Principio de Arquímedes
“Cuando un cuerpo se encuentra parcial o totalmente
sumergido en un fluido en reposo, el fluido ejerce una presión sobre todas las
superficies del cuerpo”. Para poder entender la situación que nos propone este
enunciado, es necesario que nos imaginemos un cuerpo en un recipiente con agua,
la cual ocupa un determinado volumen en el mencionado contenedor. Al momento de
introducir el cuerpo, nos daremos cuenta como el volumen del agua sube, la
diferencia entre el volumen inicial (el
recipiente solamente con el agua, sin el cuerpo) y el volumen final (con el
cuerpo), obtenemos el volumen del cuerpo introducido(la leyenda cuenta que
Arquímedes se dio cuenta de esto bañándose en su tina). Al mismo tiempo debemos
entender lo que explicamos anteriormente, cuando definimos presión; el fluido
ejerce una fuerza determinada por su peso, pues bien, mientras más sumergido se
encuentre el cuerpo en el fluido, más peso estará este recibiendo, es por esto,
que si tenemos un cuerpo sumergido, serán sus caras más alejadas de la
superficie las que recibirán una presión más grande. Entendiendo estos dos puntos explicados, y
realizando un análisis vectorial de todas las fuerzas que se encuentran
interactuando con el objeto, nos daremos cuenta que obtenemos una fuerza
vertical hacia arriba (contraria a la dirección del peso del mismo cuerpo), a
esta fuerza se denomina como “fuerza de empuje”, la cual será equivalente al
peso del volumen desplazado.
Gracias a esto podemos entender la capacidad de los objetos
de flotar, la cual se debe a que la fuerza de empuje producida por la
interacción del fluido con el cuerpo es mayor a el peso del mismo objeto.
Principio de Pascal
Pascal definió unas de las propiedades más importantes de
los fluidos líquidos, ya que él fue la persona que dijo que los líquidos se
caracterizan por ser “prácticamente incompresibles”. Esto lo definió a través del
siguiente enunciado: “La presión aplicada a un fluido confinado se transmite
con el mismo valor a todos los puntos del fluido y las paredes del recipiente
que lo contiene”. Gracias a este descubrimiento Pascal fue capaz de inventar la
“prensa hidráulica”, la cual en la demostración empírica del carácter
incompresible de los fluidos líquidos.
Prensa hidráulica:
En esencia consiste en dos cilindros de diferente sección
transversal, los cuales se encuentran comunicados entre sí. El interior de
estos cilindros, así como su comunicación se encuentran rellenos de un líquido
(que puede ser indistintamente aceite o agua).
En la parte superior de los cilindros encontramos dos
plataformas o émbolos, los cuales se ajustan al diámetro del mencionado
cilindro, permitiendo el libre deslizamiento de los émbolos por el tubo y al
mismo tiempo permitiendo el contacto de estos con el líquido, de manera que se
cumple Presión de la plataforma pequeña (Pa)= Presión de la plataforma grande
(Pb).
El funcionamiento de la prensa hidráulica es el siguiente:
sobre el embolo de menor área aplicamos una determinada fuerza, la cual se
propaga de manera instantánea a todo el resto del fluido, permitiendo que se
mueva el émbolo de mayor tamaño. Esto nos permite mediante la aplicación de
fuerza sobre el émbolo pequeño, mover objetos muy pesados que se ubiquen sobre
la plataforma de mayor superficie.
Esto lo podemos entender fácilmente gracias a la definición
de presión (fuerza aplicada sobre unidad de superficie), de manera que se
cumple que:
Por lo tanto cuando aplicamos una fuerza sobre la plataforma
más pequeña lo único que estamos haciendo es incrementar la fuerza resultante
sobre la plataforma grande de acuerdo a la siguiente función:
F2=(F1) x A2
A1
Ref. Bibliográficas
Dinámica de fluidos, Carlos Contreras, UTFSM
Física Serway Tomo 1
No hay comentarios:
Publicar un comentario