Principio de Pascal

Hoy vamos a aprender y explicar el principio de Pascal.

A través de la física, se puede estudiar el comportamiento de ciertos fluidos. Uno de los métodos aplicados, es el reconocido principio de Pascal, también conocido como ley de Pascal. Este enunciado fue propuesto por un físico y matemático nacido en Francia, llamado Blaise Pascal. Él explicaba lo que sucedía al ejercer presión sobre un fluido que se encontraba contenido en un recipiente.

De esta manera, planteó que un fluido sometido a presión se irá distribuyendo de manera uniforma dentro del recipiente donde se encuentre contenido. La validez de este enunciado ha sido comprobada de distintas maneras. En uno de los primeros métodos se utiliza una esfera hueca que posee distintos agujeros. Una vez que se llena con el líquido, se ejerce presión con un émbolo. Poco a poco, el líquido irá saliendo por los otros agujeros.

Principio de Pascal

La prensa hidráulica ha sido un ejemplo de este principio. Dentro de su estructura, se integran dos cilindros comunicados, que se encuentran llenos de un líquido; puede ser agua o aceite. Por lo general, esta máquina se puede observar en ascensores, frenos y otro tipo de equipos hidráulicos.

¿Qué es el principio de Pascal?

Pascal fue capaz de describir el comportamiento de un líquido cuando este se encuentra sometido a una fuerza de presión. Pero para que se cumpla esto, debe encontrase contenido dentro de un recipiente. De manera más específica, declara que cuando se somete a presión un fluido incomprensible que se encuentra contenido en un recipiente con paredes sólidas, este se irá distribuyendo a la misma velocidad en todas las direcciones.

Las prensas hidráulicas son máquinas donde ha sido posible utilizar este principio. Por lo general, estas se destacan por poseer dos cilindros en diferentes secciones pero que a su vez se encuentran comunicados. Su interior contiene un líquido, que puede ser agua o aceite. En cada cilindro se encuentra encajado un émbolo, y estos deben hacer contacto con el líquido.

En el momento en que el émbolo que se encuentra en la sección menor se le aplica fuerza, la presión aumenta y permite la distribución del fluido. Una vez que se aplica el principio de Pascal, entonces se sabe que la presión será igual a la ejercida por el líquido del otro émbolo. Este tipo de maquinaria es posible encontrarla en frenos, ascensores y otros equipos hidráulicos.

Historia del principio de Pascal

Pascal, aunque murió joven, hizo grandes aportes a la ciencia. La pascalina, una calculadora mecánica que tuvo gran utilidad en el cálculo de impuestos, fue una de sus invenciones en el mundo de la computación. Pero no se limitó a esto, ya que también influyó dentro de la formulación de la teoría de probabilidades.

Principio de Pascal

Pero para esta ocasión, ha resaltado uno de sus aportes a la física: lo que hoy conocemos como el principio de Pascal. Busco estudiar el comportamiento de los fluidos. Y para lograrlo, utilizó una esfera hueca, la cual tenía varios orificios. Los selló con tapones, dejando tan solo uno abierto. A través de este, logró llenar con agua la esfera.

Para el último agujero, colocó un émbolo con una jeringa, el cual utilizó para aumentar la presión. Todos los tapones salieron al mismo tiempo, lo que comprobó que al aumentar la presión en un fluido, este se distribuye de manera uniforme y a una velocidad igual en todas las direcciones. Así se definió lo que se conoce como el principio de Pascal.

La fórmula usada dentro del principio de Pascal

Teóricamente sabemos cómo funciona el principio de Pascal. Sin embargo, al ser útil dentro de distintas ciencias, es necesario explicar cómo trabajar con él. Y esto es posible a través de una fórmula matemática que permite estudiar el comportamiento de fluidos dentro de un recipiente cerrado cuando se aplica presión. Fue expresado de la siguiente manera en una ecuación:

Y se tiene que las variables son:

  • P= es la presión total en relación a la profundidad de la altura.
  • Po= presión ejercida sobre la superficie del fluido.
  • D= Densidad.
  • G= Gravedad.
  • H= Altura.

Principio de Pascal

Pero es la prensa hidráulica donde, por lo general, se suele comprobar este principio. Ha sido la manera más efectiva de explicar cómo funciona. Y es que, se ha considerado muy útil dentro de la industria, destacándose la posibilidad de levantar grandes pesos.

Como sabemos, esta máquina está compuesta de dos cilindros comunicados dentro de los cuales se encuentra agua o aceite. Además cada uno consta con un émbolo que entra en contacto con el líquido, y serán encargados de hacer la presión. Cuando se aplica la fuerza, entonces se empezará a distribuir el líquido. En otras palabras, la presión será igual a la presión que hace el líquido sobre el émbolo mayor. Expresado en fórmula, quedaría de la siguiente manera:

Teniendo que:

  • p1= presión sobre el émbolo menor.
  • p2= presión sobre el émbolo mayor.
  • f1= fuerza ejercida sobre el émbolo menor.
  • f2= fuerza ejercida sobre el émbolo mayor.
  • s1= superficie den émbolo menor.
  • s2= superficie del émbolo mayor.

Y la fórmula se puede despejar según la variable que se vaya a estudiar.

Explicación del principio de Pascal

Se pueden realizar ejercicios sencillos, que permitan explicar de manera práctica cómo se aplica el principio de Pascal. Utilizando un tubo en forma de U, este se llena de un líquido incomprensible, preferiblemente agua o aceite. En ambos extremos del tubo se coloca un tapón en cada uno, pero que tengan facilidad de movimiento.

Aplica un poco de fuerza sobre el tapón de la derecha, y verás como el de la izquierda sube debido a la presión ejercida por el fluido. La razón de este fenómeno, es que la presión se trasmite a través de todo los puntos del líquido sin generarse ninguna disminución.

Principio de Pascal

Es importante tener en cuenta que este principio es aplicable únicamente a fluidos incomprensibles, ya que la libertad con que se mueven las moléculas permiten que la presión se distribuya de manera uniforme. Es de esta manera, que a presión ejercida en el tapón derecho, permitirá que el tapón de la izquierda reciba una fuerza igual a este, pero en sentido opuesto.

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