Hidrostática

Presión

A veces es importante saber cómo se reparte o se concentra la fuerza ejercida sobre un cuerpo. Esta propiedad, que nos relaciona una fuerza con la superficie sobre la que actúa, recibe el nombre de presión. Se suele medir por el cociente entre la fuerza y la superficie.

La unidad de presión en el SI, el pascal (Pa), es la que, actuando sobre un cuerpo, aplica una fuerza de un newton sobre cada m². Otras unidades son la baria (CGS), el kp/m² (UT), el milibar (mban), la atmósfera, el milímetro de mercurio (mmHg)…

Principio de Pascal

Si actúa una presión sobre un cuerpo sin forma propia —un fluido—, éste intenta eludir la presión, con lo que provoca que ésta se transmita íntegramente a todos sus puntos y en todas las direcciones. Esta propiedad de los fluidos recibe, habitualmente, el nombre de principio de Pascal: Al ejercer una presión sobre un fluido en un recinto cerrado, ésta actúa íntegramente sobre cada punto de la pared, por lo que la fuerza que recibe una cierta superficie será proporcional a ésta.

Así se puede modificar una fuerza, generalmente multiplicarla. Es el caso de las máquinas hidráulicas: frenos, prensa, elevadores, etc. En ellas, dos superficies S1 y S2 que reciben fuerzas F1 y F2 verificarán:

F1 / S1 = F2 / S2 = P

donde p es la presión ejercida sobre el fluido: agua, aceite, aire, etc.

Principio Fundamental de la Hidrostática

En un fluido, en un campo gravitatorio, cada una de sus partes se apoya en las que tiene por debajo. Por ello, cualquier punto está sometido a una presión debida al fluido que se halla por encima. Dos puntos soportan diferente presión según la profundidad a que se hallan. Esta diferencia sólo depende del peso específico (p) del fluido y de la diferencia del nivel entre los puntos (h2 – h1). En el caso de un líquido —fluido incompresible—, esta diferencia de presión vale:

p2 – p1 = pe . (h2 – h1) = d . g . (h2 – h1)

Presión Atmosférica

Aunque a menudo no nos fijemos en ello, vivimos sumergidos en un fluido: el aire. El aire también nos somete a una presión, tal y como se ha visto en el principio anterior, aunque no sea aplicable su ecuación al ser el aire compresible y variar su densidad con la altura. Esta presión, responsable, entre otras cosas, de que cueste extraer agua de colonia de botellas muy llenas, fue puesta de manifiesto por Torricelli con su conocida experiencia de la columna de mercurio. También comprobó que esta presión variaba de unos días a otros según el estado del tiempo. Posteriormente se vio la importancia de su medida y de los aparatos a ello destinados: los barómetros.

Principio de Arquímedes

Quiere la tradición que, al encargar Hierón, rey de Siracusa, Una corona a un joyero, y sospechar un posible fraude, pidió a Arquímedes que averiguara, sin estropear la joya, si el oro era puro o bien una aleación con otros metales. La solución llevó, según la leyenda, al descubrimiento, por parte de Arquímedes, del principio que lleva su nombre: Al sumergir en un fluido un cuerpo, éste recibe de aquél una fuerza hacia arriba —empuje o fuerza ascensional— igual al peso de un volumen de fluido equivalente al del cuerpo.

Si el peso es mayor que el empuje, el cuerpo, al dejarlo libre, baja. En caso de que sea a la inversa, el cuerpo sube.

Esta propiedad de los fluidos, enunciada en el principio, es fundamental en la flotación de los cuerpos, el vuelo de los globos y el tiro de las chimeneas, entre otros ejemplos.

Todos estos principios que hasta aquí se han enunciado —el de Pascal, el principio fundamental de la hidrostática y el de Arquímedes— han podido ser demostrados con posterioridad a su formulación, por lo que, en propiedad, las correspondería el nombre de leyes, si bien, por razones históricas se conserva su denominación tradicional.

Fuente:

• Enciclopedia Básica del Estudiante. Tomo 1. Bogotá Colombia 2005.