El documento presenta una guía teórica sobre el principio de Pascal y la hidrostática, desarrollada por el grupo de investigación en sistemas inteligentes, robótica y percepción de la Pontificia Universidad Javeriana. Explica conceptos de la física de fluidos, máquinas simples y la aplicación de la prensa hidráulica. Este contenido sirve como soporte para un taller práctico relacionado con la presión y fuerzas en fluidos.

1. TALLER: Principio de Pascal Grupo SIRP (Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción) Departamento de Electrónica – Pontificia Universidad Javeriana – Bogotá Contacto: [email_address]

2. INTRODUCCIÓN LA HIDROSTÁTICA PRESIÓN EN FLUIDOS PRINCIPIO DE PASCAL MAQUINAS SIMPLES LA VENTAJA MECÁNICA EL PISTÓN BIBLIOGRAFÍA CONTENIDO

3. INTRODUCCIÓN Las actividades que se presentarán a través de este medio, son desarrolladas por el grupo de investigación en Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción -SIRP- del Departamento de Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá-Colombia. Este documento contiene una guía teórica que incluye conceptos de la física de fluidos. Se explican las ecuaciones de la hidrostática y del principio de Pascal y se exponen las generalidades de algunas máquinas simples. Este marco teórico puede ser utilizado como soporte para desarrollar la actividad que se presenta en el taller 14.

4. Donde es la presi ó n en la superficie del fluido; es la densidad del fluido; g corresponde a la aceleraci ó n de la gravedad (en nuestro caso 9.81 m/s 2 ) y h es la altura (en el fluido) a la cual se encuentra sumergido el cuerpo. LA HIDROSTÁTICA La hidrostática se refiere a los fluidos en estado de reposo, es decir, sin aplicar fuerzas externas. La ecuación que describe esta condición es:

5. PRESIÓN DE FLUIDOS Considere un objeto sumergido en un fluido; dicho fluido ejerce una fuerza perpendicular al objeto. Esta fuerza por unidad de área se llama presión y se calcula así: P=F/A, donde P es la presión, F es la fuerza y A es el área de contacto del objeto con el fluido. La unidad de presión en el sistema internacional es Pascales [Pa]. También se puede medir en atmósferas de presión [atm] y 1 atmósfera es aproximadamente la presión del aire a nivel del mar. 1 atm=101.325 kPa

6. PRINCIPIO DE PASCAL “ El cambio de presión aplicado a un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite sin disminución a todos los puntos del fluido”. Esto quiere decir que si en el interior de un líquido se origina una presión, ésta se transmite en todas las direcciones y sentidos en el fluido.

7. MÁQUINAS SIMPLES Una máquina simple es un elemento mecánico que transforma la fuerza que se aplica, en otra fuerza resultante. La característica principal es que la máquina simple modifica la magnitud de la fuerza aplicada y de la misma manera, se puede modificar la dirección y la longitud del desplazamiento. Entre las máquinas simples, se conocen las siguientes: palanca, plano inclinado, rueda, polea y la prensa hidráulica explicada a continuación.

8. La prensa hidráulica La prensa hidráulica es una máquina que está formada por pistones y cilindros de diferentes diámetros. Mediante la aplicación del principio de Pascal es posible amplificar la intensidad de las fuerzas aplicadas. La prensa hidráulica constituye el fundamento de los elevadores, los frenos y otros dispositivos hidráulicos. En vez de cilindros y pistones, se podría utilizar jeringas bajo el mismo principio.

9. En la Figura 1 , se muestra una prensa hidráulica; es importante saber que se mantiene siempre la siguiente relación: Figura 1 La prensa hidráulica. Tomado de http://soraya-cienciaensecundaria.blogspot.com/2010_02_02_archive.html

10. Figura 2 Prensa hidráulica con jeringas. Tomado de http://www.cienciafacil.com/aparatosdelaboratorio.html

11. LA VENTAJA MECÁNICA Se habla de ventaja mecánica en máquinas simples, para definir el parámetro o factor por el cual multiplica la fuerza aplicada. Se puede calcular de la siguiente manera: VM=R/F, donde VM es la ventaja mecánica, R se denomina Resistencia (mecánica) y F es la fuerza aplicada a la máquina simple. Si la resistencia, que es la oposición del cuerpo a ser movido, la genera o la produce el peso, entonces R=P=mg, donde R es la resistencia mecánica, P es el peso, m es la masa del objeto y g la aceleración debida a la gravedad.

12. EL PISTÓN Un pistón es un émbolo que se ajusta al interior de las paredes de un cilindro, mediante aros flexibles llamados segmentos. Cuando se mueve, obliga al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transforma en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido. En todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe o transmite fuerzas en forma de presión de un líquido o un gas.

13. BIBLIOGRAFÍA Enciclopedia Wikipedia, Principio de Arquímedes, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arquímedes , consultado el 25/08/2010 Principio de Arquímedes, disponible en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm , consultado el 25/08/2010 MOSCA, Gene y TIPLER, Paul Allen, Física para la ciencia y la tecnología, Volumen I, Edición en español, Editorial Reverté, Barcelona, 2006. http://es.wikipedia.org/wiki/Ventaja_mec%C3%A1nica