EXPERIMENTO DE TORRICELLI Y UNIDADES DE PRESIÓN

Experimento de Torricelli

Evangelista Torricelli fue el primer investigador que consiguió calcular la presión atmosférica. Para ello realizó un experimento: en un conducto de aprox. 1 m. que poseía uno de sus extremos cerrados, introdujo mercurio, y en otro recipiente (más ancho) hizo lo mismo. A continuación tapo la entrada del tubo de 1 metro y lo colocó hacia abajo encima del otro recipiente. Poco a poco pudo ver como el mercurio bajaba hasta llegar al milímetro 760, donde  quedaba estático, es decir, quieto. Torricelli atribuyó esta parada a la acción que desempeñó la presión atmosférica sobre la superficie del líquido (desplazándose por todo él) y consiguiendo equilibrar la presión ejercida por la masa del mercurio. 

Por este motivo se establece

Unidades de presión y sus equivalencias al sistema internacional:

a.    Atmósfera

1 Atmósfera à 101300 Pa

b.    mmHg

1 mm Hg à 1 atmósfera = 101300 Pa

c.     Bar

1 Bar à100000 Pa

d.    Milibar

1 milibar à 100Pa

EXPERIMENTO DE TORRICELLI CON AGUA:

PRINCIPIO DE PASCAL

1.      ¿En qué consiste el principio de Pascal?

El principio de Pascal enuncia que la presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible, se transmite por igual en todas las direcciones de todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante.

Este principio tiene aplicaciones como las prensas hidráulicas, los elevadores y los frenos hidráulicos.

     Ecuación:

2.      ¿Qué es una prensa hidráulica?

La prensa hidráulica es un sistema que permite levantar grandes pesos con un mínimo esfuerzo.

Está formada por dos cilindros de diferente diámetro, comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. En cada uno de los cilindros se ajusta un émbolo que está en contacto con el líquido.

Los émbolos pequeño y grande de la prensa tienen una superficie diferente, siendo S₂ mayor que S₁.

Cuando ejercemos presión/fuerza sobre S₁ dicha presión se aplica sobre la otra superficie, es decir, S₂ siendo la presión de ambas equivalente (P₁=P₂).

Sustituyendo la presión por su valor:

EXPERIMENTO:

El principio de Pascal se basa en el experimento que les vamos a prostrar a continuación:

Se trata de dos émbolos (jeringuillas) de diferente tamaño, que se unen por un tubo de plástico y un líquido. (Cuanto más diferencia haya entre el tamaño de las jeringuillas, más se notará el resultado).

Si empujas una jeringuilla 1 con una fuerza (F1) sube la otra jeringuilla 2 con una fuerza hacia arriba (F2),  por la presión 1 del agua que se va a la jeringuilla 2 provocando una fuerza hacia afuera (F2). 

Cuando se hace presión los dos émbolos no bajan igual de fácil. Si ejercemos fuerza para adentro en la jeringuilla pequeña (1), la presión se va a la jeringuilla grande (2) que provoca una fuerza hacía a fuera más grande que la fuerza de la jeringuilla 1. Y si lo hacemos al revés la jeringuilla grande (2), transmite la presión a la jeringuilla pequeña (1), que provoca una fuerza hacía a fuera mucho más pequeña, que la fuerza que hace la jeringuilla grande (2).

PARADOJA HIDROSTÁTICA

La paradoja hidrostática de Stevin enuncia que la presión ejercida por un líquido solo depende de la altura  y de la masa del líquido. No depende ni de la forma del recipiente, ni de la cantidad de líquido. A simple vista pensaríamos que el recipiente que contenga mayor cantidad de líquido ejercerá mayor presión, pero no es así y para que lo compruebes, te paso el siguiente vídeo, en el que se hace un experimento con vasos comunicantes (conjunto de recipientes de diferentes formas y tamaños unidos por su parte inferior y que contienen un líquido homogéneo): 

Explicación del experimento de la paradoja hidrostática: 

Cuando el agua se queda paralela al techo es porque la presión atmosférica se reparte por igual para todo el líquido haciendo que este quede a la misma altura, sin que influyan la forma y el tamaño del fluido.

DEFINICION DE PRESION HIDROSTATICA, FORMULA GENERAL, PRINCIPIO GENERAL DE LA HIDROSTÁTICA

DEFINICIÓN DE PRESIÓN HIDROSTÁTICA: es la fuerza ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido. Esta presión se debe a la masa del líquido.

  

FORMULA GENERAL:

Recuerda: d = densidad del fluido (en kg/m3) g = aceleración de la gravedad (m/s2) h = distancia del punto a la superficie (m)

Relación entre la formula general de la presión:

               

PRINCIPIO GENERAL DE LA HIDROSTÁTICA:

El Principio Fundamental de la Hidrostática establece que si nos sumergimos en un fluido (líquido o gas), la presión ejercida por éste es proporcional a la  profundidad a que nos encontremos.

EXPLICACIÓN DEL EXPERIMENTO: 

En el experimento, podemos observar que cuando no se ha introducido el embudo en el barreño, el nivel de agua coloreada en ambos extremos de la “U” es el mismo, es decir, ambas partes soportan la misma presión (p. atmosférica) y por tanto, no hay variación. Todo cambia cuando se introduce el embudo, ya que la altura del agua tintada en cada una de las ramas se empieza a desnivelar, es decir, se está ejerciendo una presión, más exactamente una presión hidrostática ya que el cuerpo se ha sumergido en un líquido.  Como consecuencia de esta presión, el aire interior del tubo se comprime y empuja al agua de una rama a otra, haciendo que esta aumente de nivel en una rama y el de la otra disminuya.

También se puede observar que:

-      La presión hidrostática es proporcional a la profundidad, ya que a mayor profundidad que se introduce el tubo, más sube el nivel de agua tintada en una de las ramas.

-      La presión se ejerce en cualquier dirección, ya que si giramos el embudo dentro del barreño, el nivel del agua en el tubo sigue aumentando y disminuyendo.

PRESIÓN, SU FÓRMULA Y SUS UNIDADES EN EL SISTEMA INTERNACIONAL

PRESIÓN: relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica:

FÓRMULA PRESIÓN:

  

- P: presión

- F: fuerza

-S: superficie/área

UNIDADES EN EL SISTEMA INTERNACIONAL:

Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie es el metro cuadrado (m²), la unidad resultante para la presión es el newton por metro cuadrado (N/m²) que recibe el nombre de pascal (Pa).

1 Pa = 1 N/m²