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Principio de Pascal

Por Equipo de redacción. 14 diciembre 2022
Principio de Pascal

Blaise Pascal fue un polímata francés que dominaba temas relacionados con las matemáticas, la física, la filosofía, entre otras áreas de estudio. La contribución de Pascal al conocimiento fue extenso, pero se le reconoce mayormente por elaborar la Pascalina, que fue la antecesora de las calculadoras modernas, y por desarrollar el teorema de Pascal, así como el Principio de Pascal, que es el que veremos a continuación.

Descubre más sobre qué es el Principio de Pascal y ejemplos en el siguiente resumen de GEOenciclopedia. ¡No te lo pierdas!

Definición del Principio de Pascal

El principio o ley de Pascal nos dice que la presión ejercida sobre un líquido que se encuentra encerrado en un recipiente de paredes indeformables, se transmite por igual a todos los puntos del líquido y las paredes de dicho recipiente. Lo que en palabras más breves, sería que la presión ejercida sobre un fluido, se esparcirá por toda la sustancia uniformemente.

Para comprenderlo más detalladamente, vamos a suponer que tenemos un recipiente en forma de ‘U’ lleno de líquido. El recipiente es más amplio en un extremo que en el otro y en cada extremo contamos con un émbolo (pieza que se mueve hacia arriba o hacia abajo impulsando un fluido o recibiendo un impulso de él).

Por cuestiones del tamaño desigual antes mencionado, el émbolo de la izquierda será más pequeño que el de la derecha y en ambos casos no permitirá la salida del agua.

Si en el émbolo pequeño, es decir, el de la izquierda, aplicamos una fuerza (llamémosle fuerza 1), esa fuerza actuará sobre un área (llamémosle área 1) lo cual generará una presión. Con esto entendemos que la presión es igual a fuerza sobre área (p = F/A). A esa presión resultante la llamaremos presión 1. Lo sorprendente es, que a pesar de que la presión solo se ha realizado de un lado, se transmite por igual a todos los puntos del líquido al igual que a las paredes del recipiente que lo contiene.

Esta presión ejercida tendrá una reacción del otro lado actuando sobre el área 2 del émbolo 2 (o el de la derecha); a esta le llamaremos fuerza 2.

Lo que ocurre al ejercer la presión en el área 1, es que aumenta la frecuencia de choque entre las moléculas y las paredes del recipiente. Además, las moléculas transfieren presión a las circundantes y así sucesivamente hasta que todo el líquido alcanza la misma presión. Aunque parezca un proceso largo, ocurre en un tiempo muy breve. Como resultado, tendremos que el émbolo derecho subirá de nivel.

Usando este mismo ejemplo dentro del principio de Pascal, tenemos que la presión ejercida en el área 1, se transmite a todas las moléculas de líquido porque este tiene una propiedad que se llama incompresibilidad; es decir, que no puede comprimirse.

Resumiendo lo anterior, tenemos que P1 = P2 (Presión 1 es igual a presión 2). Por lo tanto, recordando que la presión se define como fuerza sobre área, entonces presión 1 será la fuerza 1 sobre área 1, que es igual a fuerza 2 sobre área 2. En fórmula se vería de la siguiente manera:

F1/ A1 = F2/ A2. Es así como tenemos la fórmula que corresponde al principio de Pascal.

Ejemplos del Principio de Pascal

El principio de Pascal es aplicado en dispositivos donde necesitamos aplicar una fuerza pequeña o cómoda, para lograr el efecto de una fuerza grande. El ejemplo más común para ejemplificar el principio de Pascal es el de la prensa hidráulica, pero también podemos mencionar los frenos hidráulicos de los automóviles, los elevadores de carga, el gato hidráulico, las direcciones hidráulicas de los vehículos o incluso, en las sillas de los dentistas. El principio de Pascal es de gran importancia en el estudio de la hidrostática.

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en reposo y la presión ejercida en los fluidos; o bien, la presión ejercida por un fluido sobre un cuerpo sumergido. La hidrostática es fundamental para la hidráulica y la ingeniería para el almacenaje, transporte y uso de fluidos.

Prensa hidráulica y gato hidráulico

Vamos a conocer el mecanismo de la prensa hidráulica y del gato hidráulico, que son los ejemplos más comunes para ejemplificar el principio de Pascal. Ambos son capaces de levantar o mover objetos muy pesados después de aplicar una fuerza mucho menor.

Quienes han utilizado un gato hidráulico, sabrán que de no ser por esta herramienta no podrían levantar un automóvil fácilmente para cambiar una llanta. El esfuerzo humano que se requiere para usar el gato hidráulico es muy pequeño comparado a la fuerza resultante que se ejerce sobre un objeto tan pesado como lo es un automóvil o un camión.

Para comprender mejor cómo funciona, hagamos un experimento casero.

Si ponemos en el interior de un garrafón con agua (de 1 galón) un globo levemente inflado y ejercemos una presión en la membrana que cubre la boquilla para sellarla, observaremos que el globo se hará más pequeño. Esto ocurre porque la presión que se ejerce en la membrana se transmite por el agua a las paredes del globo.

En aquellos tiempos, Pascal construyó una esfera con varios orificios en su superficie y le adaptó un cuello donde colocó un émbolo. La esfera estaba llena de agua pero para que esta no escapara, colocó pequeños tapones en cada uno de los orificios.

Al ejercer presión al agua con ayuda del émbolo, los tapones salieron disparados dejando escapar el agua por todos los orificios, al mismo tiempo y a la misma velocidad. Gracias a esto, pudo desarrollar mejor la explicación de su principio tan importante hasta nuestros días.

En el gato hidráulico y la prensa hidráulica ocurre que la presión ejercida en un émbolo se transmite al otro con el mismo valor.

Si analizamos el interior de un gato hidráulico, observaremos dos pistones o émbolos, cada uno acomodado en su cilindro, un depósito de aceite hidráulico el cual evita la corrosión y favorece la lubricación del mecanismo.

Cuando lo utilizamos funciona de la siguiente manera: el pistón más grande, al que llamaremos A, se encuentra en reposo o posición más baja, estando vacío el cilindro donde dicho pistón se mueve.

Cuando movemos hacia arriba el pistón pequeño que llamaremos B, succiona aceite al interior de su cilindro a través de la válvula automática ejemplificada con la letra C. Al bajar nuevamente el pistón pequeño, forzamos la válvula C a cerrarse para abrir la válvula D, haciendo penetrar el aceite al cilindro del pistón A. Al aplicarse el principio de la palanca, hace que se multiplique la fuerza aplicada al pistón grande. Cada vez que se mueve hacia arriba el pistón pequeño, cargamos su cilindro con otra pequeña cantidad de aceite y volvemos a realizar el proceso, hasta que el objeto que deseamos levantar, quede en el nivel que deseamos.

Como dato curioso, los frenos de los automóviles funcionan con los mismos principios de la prensa hidráulica, pues los frenos basan su funcionamiento en la presión que se ejerce sobre el líquido que está almacenado en un cilindro maestro, que a su vez, está conectado a otros cilindros menores que se encuentran en cada rueda.

Principio de Pascal - Prensa hidráulica y gato hidráulico

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