Principio de Pascal y Principio de Arquímedes

Principio de Pascal

El físico francés Blaise Pascal observó que si se tiene un líquido encerrado herméticamente dentro de un recipiente y se le aplica una presión utilizando un émbolo, dicha presión se transmitirá íntegramente a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente. Esto es posible debido a que los líquidos son incompresibles.

A partir de esto enunció lo que se conoce como principio de Pascal: toda presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

La prensa hidráulica (Fig. 1) es una de las aplicaciones del principio de Pascal, consta de dos cilindros de diferente diámetro comunicados entre si, cada uno con su respectivo émbolo.

            Fig. 1. Prensa hidráulica. 

                          

Se llenan de líquido los cilindros y el tubo, y al aplicar una fuerza en el émbolo de menor tamaño (F1) la presión que se genera se transmite íntegramente al émbolo mayor. El líquido desplazado del cilindro menor entra al cilindro mayor y empuja el émbolo hacia arriba. 

Recordemos que la presión es igual a una fuerza aplicada sobre un área determinada.

Si aplicamos una fuerza F1 sobre el émbolo menor cuya área es A1 tenemos una presión P1=F1/A1. De acuerdo al principio de Pascal, ésta presión P1 se transmite íntegramente hasta el émbolo mayor, por lo que la fuerza F2 que actúa sobre el área A2 del émbolo mayor también es igual a P1.

Por lo tanto

F1/A1 = F2/A2

Donde:

F1 y F2 es fuerza en unidades de Newtons (N).

A1 y A2 es área en unidades de m².

Principio de Arquímedes

¿Han intentado sumergir una pelota en el agua? Si lo han hecho se pueden dar cuenta de que necesitan ejercer una fuerza sobre la pelota hacia abajo para poder mantenerla bajo del agua. Esto es porque el líquido empuja a la pelota hacia arriba.

El principio de Arquímedes nos dice que: 

todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado.

El empuje que recibe un cuerpo sumergido en un líquido se determina multiplicando el peso específico del líquido por el volumen de líquido que se desalojó. El empuje también puede ser calculado si se multiplica la densidad del líquido por la gravedad por el volumen del líquido desalojado. 

E = PeV = DgV

Problemas:

1.- Calcular la fuerza que se obtendrá en el embolo mayor de una prensa hidráulica de un diámetro de 20 cm, si en el émbolo menor de 8 cm se ejerce una fuerza de 150 N.

2.- Calcular el diámetro que debe tener el émbolo mayor de una prensa hidráulica para obtener una fuerza de 2000 N, cuando el émbolo menor tiene un diámetro de 10 cm y se aplica una fuerza de 100N.

3.- Un cubo de acero de 20cm de lado se sumerge totalmente en agua. Si tiene un peso de 564.48 N, calcular el empuje que recibe. El peso específico del agua es 9800 N/m³.

4.- ¿Cuál es la condición para que un cuerpo flote en cualquier fluido?

Nota: No olvides convertir los cm a m