PRINCIPIO DE PASCAL
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| Jeringa de Pascal |
Uno de los principios
fue aportado por Blaise pascal, quien por medio de una observación concluyo que
“ toda presión que ejerce sobre un líquido encerrado en u recipiente, se
transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las
paredes del recipiente que lo contiene”. Este principio lo mostro mediante tres
experimentos: jeringas de pascal, tonel de pascal y la prensa hidráulica.
Jeringa de pascal
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| Prensa Hidraulica |
Un ejemplo del uso
hidráulica de este principio son los gatos hidráulicos utilizados al momento de
cambiar las llantas de un automóvil. En esta herramienta una pequeña fuerza actúa
sobre el embolo de menor área y se produce una fuerza mayor sobre un embolo
mayor, lo que demuestra hidráulica
En la prensa
hidráulica, se considera que la presión del líquido es la misma en todo fluido
y sobre las paredes del recipiente, de manera que P1 = P2
Como P= F/A, entonces se puede relacionar expresándola
de la siguiente manera: 
F1/A1 = F2/A2
En donde:
F1=
fuerza obtenida en el embolo mayor en newtons (n)
F2 =
área del émbolo mayor en el metros cuadrados (m2)
ARQUIMEDES:
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| “Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso desalojado del fluido” |
Por siguiente se presentara una historia de cómo
Arquímedes descubrió un gran principio para la física:
En
ese tiempo, Arquímedes era un sabio muy
respetado y llego a ser consejero del rey. Este se mandó a hacer una
corona de oro, pero desconfió del herrero que le hizo el trabajo y le pidió a
Arquímedes que resolviera su duda. Pasaron los días y no se encontraba
respuesta, entonces el rey, furioso, le grito: ¡Si no resuelves mi duda te
corto la cabeza! 
Muy
desanimado y triste, Arquímedes fue a su casa a darse un baño para relajarse.
Pensado en que iba a morir, observo el agua de la tina y se sumergió de nuevo,
observando el mismo fenómeno. Luego introdujo varios objetos al agua, cada
objeto que introducía flotaba o se sumergía por completo cambiando el nivel del
agua de la tina.
¡Eureka!,
dijo con alegría, y salió corriendo por toda Siracusa para llegar al palacio
real. Una vez ahí utilizo sus observaciones para resolver la duda del rey.
La presión se ejerce por todo el fluido, y cuando un objeto es
capaz de romper la tensión superficial y ser introducido, también es afectado
por esa presión.
El empuje es la fuerza que se ejercen los
fluidos por acción de la presión sobre el objeto.
Existen 3 condiciones para que un objeto
flote, se hunda o se sumerja en un fluido:
- · Si el peso objeto es menor al del empuje realizado por todo el fluido, entonces el objeto flota.
- · Si el peso del cuerpo es mayor al del empuje realizado, entonces el objeto se hunde.
- · Si el peso del objeto es igual al del empuje realizado, entonces el objeto que dará sumergido en el fluido, de manera que las fuerzas se equilibran.
El empuje puede
expresarse matemáticamente de la siguiente manera:
E=Empuje.
E=PeV Pe:
peso específico.
V=Volumen.
HIDRODINÁMICA
El gasto es la relación que
existe entre la cantidad de volumen del fluido que pasa a través de una tubería
en determinado tiempo.
Cuya fórmula es:
G=Gasto (m3/s)
G= V/t V=Volumen (m3
t=tiempo (s)
Otra manera de encontrar esta fórmula es:
G=Av A=Área
(m2)
v = velocidad (m/s)
Esto
ocurre ya que V= Ad, sustituyendo en G=V/t quedaría:
G=Ad/t d=distancia
Y como
v=d/t, sustituyendo en G= Ad/t quedaría:
G=Av
El flujo se define como la cantidad de masa de
fluido que puede pasar a través de una tubería en determinado tiempo, y se
describe como:
F=Flujo (kg/s)
F= m/t m= masa (kg)
t= tiempo (s)
Este también
se relaciona con la densidad:
p=m/V
despejamos m y queda que m=pV, sustituimos en la fórmula:
F=pV/t
Y
podemos realizar otra sustitución con relación a la fórmula del gasto, G=V/t:
F=pG
Ahora veamos el Teorema
de Bernoulli
El teorema de Bernoulli es también conocido
como el teorema de trabajo-energía en los fluidos.
"En un líquido estacionario, la suma de
las energías cinéticas, potencial y de presión en la misma en cualquier parte
del fluido"
En dinámica de fluidos,
el principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o
trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo
largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en
su obra Hidrodinámica (1737) y expresa que en un fluido ideal
(sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un
conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante
a lo largo de su recorrido. Considera que en una tubería que posee una elevación,
la presión es menor en la parte más alta.
La ecuación del teorema de Bernoulli nos
puede ayudar a determinar la presión o velocidades cuando existe una diferencia
de alturas por el conducto.
La
energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
· Cinética: es la
energía debida a la velocidad que posea el fluido
· Potencial o
gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea
· Energía
de presión: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que
posee.
La siguiente ecuación conocida como
"ecuación de Bernoulli" (trinomio de Bernoulli) consta de estos
mismos términos.
Er = EC + EP
Dónde:
Er=Energía total EC= Energía
Cinética EP = Energía potencial
Un ejemplo de aplicación del principio se da
en el flujo de agua en tubería.
El
Teorema De Torricelli
Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el
flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño
orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se
puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "La
velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que
tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del
líquido hasta el centro de gravedad del orificio":
