La prensa hidráulica

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Fluidos

Estática de fluidos
Ecuación fundamental
Densidad relativa de un
 líquido
marca.gif (847 bytes)Prensa hidráulica

Principio de Arquímedes
Medida de la densidad 
de un líquido
Flotación entre dos líquidos
no miscibles
Movimiento de un cuerpo
en el seno de un fluido ideal
Flotación de un barco
Oscilaciones de una boya
Fundamentos físicos

java.gif (886 bytes)Actividades

 

La ecuación fundamental de la estática de fluidos afirma que la presión depende únicamente de la profundidad. El principio de Pascal afirma que cualquier aumento de presión en la superficie de un fluido se transmite a cualquier punto del fluido. Una aplicación de este principio es la prensa hidráulica.

 

Fundamentos físicos

fluido_6.gif (2450 bytes) Se aplica una fuerza F1 a un pequeño émbolo de área S1. El resultado es una fuerza F2 mucho más grande en el émbolo de área S2. Debido a que la presión es la misma a la misma altura por ambos lados, se verifica que

 

Actividades

El siguiente applet, muestra el concepto de presión como cociente entre fuerza y área y la aplicación del principio de Pascal, la prensa hidráulica.

Tenemos dos émbolos de sección circular de radio r1 a la izquierda y de radio r2 a la derecha. Con el puntero del ratón podemos poner pesas (pequeños cuadrados de color rojo) de 250 g sobre cada uno de los émbolos. Si ponemos pesas en uno de los émbolos este bajará y subirá el otro émbolo.

Embolos a la misma altura

Para mantener a la misma altura los dos émbolos, tenemos que poner un número de pesas sobre cada émbolo de modo que se cumpla la relación dada en la sección precedente.

Donde n1 y n2 es el número de pesas que se ponen en el émbolo izquierdo o derecho respectivamente, r1 y r2 son sus radios respectivos, m es la masa de cada pesa en este caso se ha fijado en 250 g.

Por ejemplo, si r2 es el doble de r1, el área S2 del émbolo de la derecha es cuatro veces mayor que el área S1 del émbolo de la izquierda. Luego, para que los émbolos están a la misma altura,  a la derecha tenemos que poner cuatro veces más de pesas que a la izquierda.

r2=2r1 entonces S2=4S1 luego, n2=4n1

 

Desnivel de los émbolos

Un ejercicio interesante, es el de determinar la altura de ambas columnas de fluido cuando se ponen n1 pesas en el émbolo de la izquierda y n2 pesas en el émbolo de la derecha.

fluido_8.gif (2375 bytes) Sean A y B dos puntos del fluido que están a la misma altura. El punto A una profundidad h1 por debajo del émbolo de área S1 y el B situado h2 por debajo del émbolo de área S2.

La presión en cada uno de dichos puntos es la suma de tres términos:

  • La presión atmosférica
  • La presión debida a la columna de fluido
  • La presión debida a las pesas situadas sobre el émbolo

Para determinar h1 y h2 en función de los datos n1 y n2, precisamos de dos ecuaciones

La primera ecuación es pA=pB

La segunda ecuación, nos indica que el volumen V de fluido permanece invariable. Es decir, si h1 disminuye, h2 aumenta.

Donde h0 es la altura inicial de equilibrio.

Podemos comprobar que si r2=2r1, entonces n2=4n1 para que h2=h1=h0 la posición inicial de equilibrio no cambie.

FluidoApplet1 aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.

Pulsa el botón Nuevo y arrastra con el puntero del ratón los cuadrados de color rojo sobre cada uno de los émbolos.