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   NO ME SALEN
   (LECCIONES TEORICAS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   FLUIDOS
   HIDROSTATICA - PRINCIPIO DE PASCAL - PRENSA HIDRAULICA

 

desesperado

 

PRINCIPIO DE PASCAL
Blaise Pascal (1623-1662) estableció –y desde entonces líquidos y gases le obedecen- que toda presión aplicada a un fluido confinado en un recipiente se transmite sin reducción a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

Observemos el tubo de la figura: tiene un fluido cualquiera adentro y agujeros cerrados con corchitos.

Fluídos - Ricardo Cabrera    

Si hiciésemos una fuerte y rápida presión sobre el corchito de la izquierda sería lógico pensar que el de la derecha –y sólo el de la derecha- saldría disparado. Pero no; salen disparados los seis corchitos por igual: el de la derecha, los de arriba y los de abajo. La diferencia de presión se transmitió a todas partes y direcciones por igual.

   
La presión ejercida en un punto de un fluido incompresible se transmite con igual intensidad a todos los puntos del fluido.
   

Fijate que eso no indica que en todos los puntos del fluido exista la misma presión. Significa que si, por ejemplo, aumento en 100 Pa la presión en un punto, también aumentará en 100 Pa en todos los otros puntos; si en un punto había 5000 Pa, ahora habrá 5100 Pa; si en otro punto había 3750, ahora habrá 3850.

La lógica de los fluidos es diferente a la lógica de los sólidos. Para describir un sólido lo primero que damos es la masa; para un fluido, la densidad. Los sólidos transmiten fuerzas; los fluidos, presiones.

   

PRENSA HIDRAULICA
El principio de Pascal tiene una aplicación práctica recontra práctica: la prensa hidráulica. Consiste en un recipiente cerrado con dos émbolos. Un émbolo es una superficie deslizante dentro de un tubo: un pistón. Uno de los émbolos es de sección pequeña (el 1) y el otro, grande (el 2).

   

Aplicando una fuerza, F1, sobre el émbolo pequeño, se obtiene una fuerza mayor, F2, en el émbolo mayor. O sea: la prensa hidráulica es un multiplicador de fuerzas. La explicación de su funcionamiento es sencillísima.

Pongamos los dos émbolos a la misma altura. Entonces, por aplicación del principio general de la hidrostática, garantizamos que entre los émbolos no habrá diferencia de presión. Luego aplicamos una fuerza de intensidad F1 en el émbolo angosto. La fuerza F1 se reparte en un área pequeña, S1. Queda entonces definida la presión P1.

Fluídos - Ricardo Cabrera
   

Pascal, a su vez, garantiza que en el otro émbolo la presión será la misma. O sea:

P1 = P2

F1 / S1 = F2 / S2

la que a nosotros nos interesa es

F2 = F1 . ( S2 / S1)

De modo que la fuerza resultante F2, será ( S2 / S1) veces mayor que F1. Cuanto más grande sea la sección del émbolo grande respecto de la sección del émbolo finito mayor va a ser el factor de multiplicación de la fuerza. Por ejemplo, si la sección 2 es 100 veces mayor que la sección 1 (una relación típica), entonces la fuerza 2 es 100 veces más grande que la 1.

Para fijar los conceptos discutidos en esta lección te recomiendo ir a este ejercicio.

   

CHISMES IMPORTANTES:

Fluídos - Ricardo Cabrera
  • No es el único multiplicador de fuerzas que existe, pero la prensa hidráulica es el multiplicador preferido por la industria y por la mecánica en general. Críquets, brazos mecánicos, elevadores, estampadoras, movimientos robotizados, frenos de autos y dirección asistida... todo lo que vos imagines que utiliza la industria se mueve con fuerzas que salen de prensas hidráulicas.
   
PREGUNTAS CAPCIOSAS    
  • ¿Por qué el principio de Pascal parece no afectarse por el principio de la hidrostática? ¿No debería haber diferencias de presión debido a la diferencia de alturas entre émbolos o corchitos?
  • ¿Qué es un fluido hidráulico, como el líquido de frenos?
  • Si en el émbolo angosto, por acción de la fuerza F1, se desplaza un volumen de líquido V (por ejemplo: 36,5 ml)... -¿qué volumen se desplaza en el émbolo grande haciendo una fuerza F2? ¿Cuál de los dos pistones debe realizar un recorrido mayor? ¿Cuánto mayor?
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Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización sep-07. Buenos Aires, Argentina.