PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

INTRODUCCIÓN

En la naturaleza encontramos una serie de fenómenos que suceden a diario y que en algunas ocasiones pasan desapercibidos para nuestros ojos. Él poder comprender de manera más amplia estos fenómenos nos ayuda a entender mejor cómo se comportan algunas fuerzas que entran en acción bajo ciertas circunstancias.
El principio de Arquímedes nos afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones

Ahora ya sabemos que el agua ejerce esa presión en todas direcciones y no sólo de abajo arriba, por eso cuando estamos en el agua, además de sentirnos más ingrávidos, también notamos que nos cuesta más movernos, tenemos que vencer esa fuerza que el agua nos transmite.

ANTECEDENTES

Arquímedes fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego, que vivió en Siracusa, Sicilia, entre los años 287 y 212 a d.c, y es considerado uno de los más importantes científicos de la Antigüedad clásica. Es famoso no sólo por sus numerosos inventos sino por su ingenio, capaz de resolver problemas de todo tipo. Sólo experimentos modernos han podido demostrar que las historias que se han contado sobre sus logros militares, por ejemplo, no eran sólo leyendas, como que diseñó diseñar máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua o que mandó alinear espejos para prender fuego a los barcos enemigos.

UNA BREVE HISTORIA

La anécdota más conocida sobre Arquímedes, trata de cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la antigua Roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando "¡Eureka!" (en griego antiguo: "εὕρηκα" que significa "¡Lo he encontrado!)"
La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes.

ENUNCIADO DE ARQUÍMEDES

El principio de Arquímedes afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de líquido desplazado por dicho objeto.

FORMULA

La fórmula del principio de Arquímedes refleja de una manera exacta y concisa, toda la teoría que rige la interacción entre los cuerpos y los fluidos. Una fórmula que es como sigue.

|E| = m*g     o bien     E = -m*g
 

Esta fórmula viene a decir que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Una fuerza, la descrita aquí, que recibe el nombre de fuerza de Arquímedes en honor a su descubridor y que, como cualquier fuerza que se precie, se mide en Newtons.

APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando tiramos un objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El objeto flota cuando su peso es menor o igual al peso del fluido desplazado.
Otros ejemplos en la vida cotidiana son:
• Cuando caminamos después de la lluvia y pisamos un charco de agua
• Cuando ponemos hielos en una bebida
• Cuando ponemos fideos a hervir en agua
• Los barcos de superficie están diseñados de manera que el metacentro quede siempre por encima del centro de gravedad en caso de que se muevan o desplacen lateralmente.
• El submarino adquiere agua para sumergirse y la expulsa con aire para disminuir su peso y subir.
• Aplicado en la construcción de flotadores salvavidas, aprovechando la baja densidad del material del flotador.

CONCLUSIÓN 

Gracias al principio de Arquímedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos para transformarlos en figuras regulares, con este principio se pueden hacer muchas practicas o ejercicios en la escuela para que tengamos un mejor conocimientos hacer de este principio y poder aplicar de una manera adecuada, con este trabajo también aprendemos más sobre sus antecedentes, enunciado, formulas y aplicaciones.
FUENTES DE CONSULTA
• http://www.iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/temasweb/FQ4ESO/FQ4ESO%20Tema%205%20Fluidos/41_aplicaciones_del_principio_de_arqumedes.html
• http://hidrostaticafisica2.blogspot.com/p/principio-de-arquimides.html
• http://principiodearquimedes.com/formula.html
• https://es.wikipedia.org/wiki/principio_de_Arquímedes

PRINCIPIO DE PASCAL

PRINCIPIO DE PASCAL 

INTRODUCCIÓN

En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal que se resume en la frase: “La presión ejercida en cualquier parte de un fluido incompresible y en equilibrio, dentro en un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.”
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante un émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.
También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas, en los elevadores hidráulicos y en los frenos hidráulicos.

ANTECEDENTES

El principio de pascal es una ley postulada por Pascal, un físico y matemático francés la cual consiste en que la presión que se ejerce desde un fluido que no se puede comprimir mientras que este se encuentre en equilibrio en un sitio con paredes que no se modifican se propaga con la misma intensidad hacia todos lados y en todos los puntos de dicho fluido.
La definición del principio de Pascal puede ser interpretada como una consecuencia de la hidrostática y la no compresión de los líquidos. Por lo cual se aplica para reducir las fuerzas que se aplican en algunos casos, como lo es la prensa hidráulica.

La explicación del principio de Pascal se puede ver en ejemplos bastante cotidianos, como por ejemplo con una esfera que esté perforada en varios puntos, cuando la llenamos con agua y ejercemos presión con una especie de pistón vemos que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad. Lo cual nos indica que la presión es la misma, esto sin tomar en cuenta factores propios como el rozamiento y el estado de la esfera, pero en una esfera modelo la acción y la repercusión ocurriría de esa manera.

Además de en estos casos a este principio lo vemos aplicado en los autos por ejemplo con sus frenos hidráulicos o en los ascensores que utilizan este principio.
El principio de Pascal se puede interpretar con la siguiente fórmula:
p = Po + pgh
Siendo h a altura en metros, p la densidad del fluido, g la aceleración (lógicamente de la gravedad), Po la presión en la superficie del fluido y p la presión total hacia lo profundo.

Blaise Pascal ha hecho este descubrimiento y ha dejado su legado marcando un lugar en la historia el cual le pertenece con su obra y dedicación.

ENUNCIADO

“Toda presión que se ejerce sobre un líquido se transmite con la misma intensidad a todos los puntos y a las paredes del recipiente que lo contiene”

FÓRMULA:

F/A=f/a

Donde:
F= Fuerza Mayor N
f= fuerza menor N
A= Área Mayor m²
a= área menor m²

APLICACIONES

Los frenos del auto. ¿Cómo puede ser que con tan sólo una poca presión podemos frenar un auto de cientos de kilos? Es porque se aprovecha las diferencias de diámetros de recipientes con líquidos y nuestra pequeñaDe nuevo nos encontramos en la encrucijada de siempre, que intentamos solucionar todos juntos en NeetEscuela. Estamos en la secundaria, estudiamos un montón de materias y algunas nos parecen más útiles que otras. Física es un caso ambiguo. Por ejemplo, vemos ejemplos clásicos que se aplican muy bien a la vida cotidiana (como el tiro oblicuo, te recomiendo lanzar una goma en el aire, dibujar su trayectoria y comparar lo obtenido con lo que dicen las teorías), pero otras, como la mecánica y dinámica de fluídos, nos parecen re complicadas al pedo y no parecen servirnos para nada. Un caso como este es el principio de Pascal, que tiene múltiples aplicaciones y aquí te vamos a tirar algunos ejemplos.  fuerza se termina traduciendo en una mucho mayor… Muy similar a la prensa hidráulica.

Al inflar un globo, te habrás dado cuenta que se infla uniformemente: la presión que ejerces con el aire impulsado se transmite por todo el aire del mismo modo (aire=fluido gaseoso).

La ya mencionada prensa hidráulica.

El torrente sanguíneo: la presión que ejerce el corazón se transmite por igual en todo el sistema circulatorio (una de las tantas maravillas de la naturaleza)

En los talleres, para elevar un auto, usan los “gatos” que funcionan bajo un principio muy similar a los frenos o a la prensa hidráulica

Cuando solplás con fuerza sin abrir la boca y la nariz, el aire sale por las orejas al mismo tiempo y a la misma velocidad.

Cuando se ejerce la presión en una jeringa (por ejemplo, con una vacuna), el líquido entra uniformemente en el cuerpo

CONCLUSIÒN

La causa de que la presión ejercida en un líquido se transmita íntegramente en todas direcciones es debida a que los líquidos son incompresibles. Por tanto, al aplicarles una presión y no poder reducirse de volumen, la transmiten en todas direcciones perpendiculares a las paredes del recipiente que los contiene.
La comprobación experimental de este principio puede hacerse con un matraz esférico con varios orificios pequeños, lleno de líquido y cerrado por medio de un émbolo. Al presionar con el émbolo, el líquido sale al mismo tiempo y con igual velocidad por todos los orificios.
la presión aplicada en un punto de un líquido se transmite uniformemente a todos los puntos del líquido, o sea que   si aplicamos una fuerza a un líquido en un recipiente, la presión que se genere va ser de igual manera para todas las paredes del recipiente. También leí sobre un experimento que hizo Blaise Pascal para comprobar su teoría, que hoy se conoce como El Tonel de Pascal, que no es más que un barril. Aquí Pascal pretendía demostrar que la presión se ejercía en todas direcciones de igual manera dentro del barril, y para comprobarlo lleno el barril de agua y lo cerro de manera que no saliera el agua por ningún orificio después por la parte superior introdujo un tubo que media más de 8mts, entonces le fue agregando agua desde esa altura gracias a un embudo y de repente el barril se rompió dejando salir el agua ya que no soporto la presión que se ejerció sobre él. Una de sus aplicaciones del principio de Pascal es la prensa hidráulica, que es una maquina simple y algunas de ellas son el gato hidráulico, los frenos de los automóviles (hidráulicos), las grúas, etc. La verdad yo no sabía cómo funcionaba el gato, ni tenía ni idea y ni tenía curiosidad de saber cómo funcionaba y cómo era posible que con solo darle vueltas a un tornillo podíamos levantar el carro para cambiarle una llanta o darle servicio, etc. Pero ya supe cómo funciona ya que ese es el chiste de la prensa que con el solo hecho de aplicar una pequeña cantidad de fuerza, este levante un peso mayor, pero comprendí que al ir dándole vueltas íbamos empujando un embolo (que por lo regular son de forma circular) y este iba ejerciendo presión sobre el liquido (aceite) y este hacia que el   otro embolo pudiera levantar el carro, ya que entre más veces ocupe espacio el embolo menor en el embolo mayor, mayor va ser la presión ejercida y por lo tanto mayor va a ser el peso que pueda levantar.
FUENTES DE INFORMACIÒN .
http://gabiisampayo.blogspot.com/2012/06/ensayo-de-principio-de-pascal-y.html
https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-fluidos-y-termodinamica/primer-corte/marco-teorico/principio-de-pascal/
https://blog.unitips.mx/el-principio-de-pascal
http://principiodepascal.com/
https://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Propiedades_de_los_fluidos/Principio_de_Pascal

EXPERIMENTO