Presión de líquidos Guía
FísicaIntermedioTiempo de lectura: 3 min
Resumen
¿Por qué los buzos de aguas profundas deben usar trajes pesados resistentes a la presión? ¿Por qué las presas se construyen más anchas en la base? Las respuestas yacen en las profundidades del líquido. Este experimento utiliza un micromanómetro (manómetro en U) para llevarte bajo el agua y medir y explorar intuitivamente las 'tres variables clave' que determinan la presión del líquido.
Antecedentes
El estudio de la presión de los líquidos es inseparable del científico francés Blaise Pascal (1623-1662). En 1648, Pascal realizó el famoso 'Experimento del Barril': insertó un tubo largo y delgado en la parte superior de un barril de madera sellado lleno de agua. Cuando se vertió una pequeña cantidad de agua en el tubo delgado desde una altura, ¡el barril estalló debido a la inmensa presión interna! Este experimento demostró vívidamente que la presión del líquido depende solo de la profundidad, no de la cantidad total de líquido. Pascal también descubrió el 'Principio de Pascal': la presión aplicada a un líquido confinado se transmite sin disminución en todas las direcciones, un principio que sigue siendo la base de prensas hidráulicas y gatos hoy en día. Para honrar sus contribuciones, la unidad internacional de presión se llama 'Pascal' (Pa).
Conceptos clave
Manómetro (Manometer)
Un instrumento para medir la presión de líquidos. La membrana de goma de la sonda siente la presión, causando una diferencia de altura en los niveles de líquido en los dos lados del tubo en U. Cuanto mayor sea la diferencia de altura, mayor será la presión.
Presión de Líquido (Liquid Pressure)
La presión ejercida por un líquido en su interior y en las paredes del recipiente debido a la gravedad y su capacidad de fluir.
Fórmulas y derivación
Fórmula de Presión de Líquido
La presión depende de la densidad del líquido , la aceleración gravitacional y la profundidad . Nota: Es independiente de la masa del líquido, el volumen y la forma del recipiente.
Pasos del experimento
- 1
Comprobar Hermeticidad
Antes del experimento, presione suavemente la membrana de goma de la sonda. Si aparece una clara diferencia de altura en los niveles de líquido del tubo en U y se restaura después de soltar, el dispositivo es hermético. - 2
Explorar Profundidad vs Presión
Coloque la sonda verticalmente en agua limpia y cambie la 'Profundidad de la Sonda'. Observe cómo cambia la diferencia de altura del tubo en U a medida que aumenta la profundidad . - 3
Verificar Igualdad Direccional
Mantenga la misma profundidad y cambie la 'Dirección de la Sonda' (Arriba, Abajo, Izquierda, Derecha). Observe y confirme si la diferencia de altura permanece constante. - 4
Comparar Diferentes Líquidos
A la misma profundidad, cambie el líquido de 'Agua Limpia' a 'Agua Salada' o 'Queroseno'. Compare el efecto de diferentes densidades en la presión.
Resultados del aprendizaje
- Confirmar que la presión en el mismo punto bajo el agua es igual en todas las direcciones
- Dominar la ley de que la presión aumenta linealmente con la profundidad
- Verificar que a la misma profundidad, cuanto mayor sea la densidad del líquido, mayor será la presión
- Entender la aplicación del principio de 'Vasos Comunicantes' en el proceso de medición
Aplicaciones reales
- Presa de las Tres Gargantas: Diseñada para ser extremadamente ancha en la base para resistir la enorme presión horizontal en niveles de agua profunda
- Límites de Buceo: Las diferencias de diseño entre buzos ordinarios y sumergibles de aguas profundas son precisamente para hacer frente a diferentes presiones hidrostáticas
- Torres de Agua: Utilizan la diferencia de altura para generar presión y suministrar agua a los residentes en pisos superiores
Errores comunes
Error
La presión en el fondo de un cubo grande de agua es siempre mayor que la presión en el fondo de una taza pequeña de agua
Correcto
No necesariamente. La presión depende solo de la profundidad y la densidad. Si el nivel del agua en un cubo grande parcialmente lleno es más bajo que en una taza, la presión en el fondo del cubo es en realidad menor.
Error
La presión del líquido solo actúa hacia abajo
Correcto
Incorrecto. Debido a que los líquidos pueden fluir, ejercen presión sobre las paredes laterales y, debido al principio de flotabilidad ascendente, incluso presión ascendente sobre el fondo de los objetos.
Lectura adicional
¿Listo para empezar?
Ahora que entiendes lo básico, ¡comienza el experimento interactivo!