2.1. Principio de Pascal

Icono IDevice Importante

Principio de Pascal

La presión aplicada sobre un fluido confinado en un recipiente, se transmite íntegramente en todas las direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas perpendicularmente sobre las paredes del recipiente contenedor.


En la imagen inferior puedes ver un ejemplo práctico del Principio de Pascal. Al ejercer una presión con un pistón sobre un fluido confinado en un depósito esférico, esta presión se transmite idénticamente en cada uno de los puntos de las paredes del contenedor.

Imagen 6. Blogspot. Creative Commons
Icono IDevice Curiosidad

En el siguiente video puedes ver varios experimentos que ponen de manifiesto el principio de Pascal.(1'36'')

http://www.youtube.com/watch?v=i5WvvY8a2-8&feature=related


Icono IDevice Para saber más

El principio de Pascal es la base en la que se apoya el funcionamiento de las máquinas hidráulicas: la prensa, el freno, la grúa, el ascensor, el gato,...

La prensa hidráulica, permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo pequeñas fuerzas. Veamos como funciona:

Imagen 7. Blogspot. Creative Commons

La figura representa una prensa hidráulica en la que un fluido llena un circuito, que consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con sendos émbolos (pistones) ajustados, capaces de desplazarse dentro de los tubos (cilindros). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño (A1), la presión ejercida se transmite a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las paredes.

En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A2) recibe una fuerza (F2) de forma que mientras el pistón pequeño baja, el pistón grande sube. La presión sobre los pistones es la misma:


Sin embargo las fuerzas no lo van a ser, para ello tengamos en cuenta que la presión se obtiene dividiendo la fuerza por la superficie. Por lo tanto:

 

 

Por lo que si la superficie del pistón grande es diez veces mayor que la del pequeño, entonces el módulo de la fuerza obtenida será diez veces mayor que la ejercida sobre el pistón pequeño. Dicho de otra forma para levantar el vehículo habrá que aplicar una fuerza diez veces menor utilizando esta prensa hidráulica que si lo quisieramos lenvantar directamente.

Esta máquina reduce la fuerza necesaria, pero no te confundas, no multiplica la energía. El volumen de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en ambos pistones. Lo entenderás mejor viendo la siguiente imagen.

Imagen 8. Blospot. Creative Commons

En este caso la fuerza se aplica sobre el pistón pequeño a través de una palanca. El mecánico tiene que hacer poca fuerza para mover el mecanismo, sin embargo tendrá que ejercerlo muchas veces para poder conseguir desplazar todo el volumen de líquido necesario.


Icono IDevice Para saber más

Otra aplicación del principio de Pascal son los sistemas de frenado:

Los frenos de un automóvil son un conjunto de mecanismos que permiten reducir la velocidad y parar el vehículo mientras se conduce.

Imagen 9. automotriz. Copyright


Casi todos los vehículos usan este tipo de sistema, que utiliza presión hidráulica para hacer funcionar los frenos en cada una de las ruedas, Tanto da que sean frenos de tambor, prácticamente en desuso, o frenos de disco, que son los que actualmente montan casi todos los automóviles. El principio de funcionamiento es similar al de la prensa hidráulica.


Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Hemos diseñado una prensa hidraulica de tal forma que la diámetro del pistón grande es diez veces mayor que la del pistón pequeño. Halla la fuerza que actúa sobre el mayor cuando se ejerce sobre el pequeño una fuerza de 50N.

Recuerda que la superficie de un círculo viene dada por:


Donde A es la superficie y D el diámetro.