Presión y sus tipos
La presión (P) es una cantidad escalar, es decir, en cualquier punto tiene magnitud, pero no dirección. El concepto de presión tiene en cuenta la fuerza, así como el área de sección trasversal sobre la que actúa dicha fuerza. La presión P es la magnitud de la fuerza F que actúa perpendicularmente a una superficie, dividida entre el área A de sección trasversal donde la fuerza actúa.
P= F/ A Ecuación 3
En el SI la presión se mide en N/m2, lo que equivale a un Pascal (Pa). En el Sistema Inglés, la unidad de medida de la presión son las lb/in2, o Psi (Pound per Square Inch).
Una persona no podría balancear su peso en la punta de un clavo ya que penetraría su piel. Sin embargo, todos conocemos que es posible acostarse en una cama de clavos debido a que, como lo muestra la ecuación 3, la fuerza F representa el peso de la persona, mientras que el área A es el área de la punta del clavo. Debido a que esta área es muy pequeña, el clavo ejerce una gran presión sobre la persona. Sin embargo, al aumentar el área de contacto y poner muchos clavos, la fuerza se distribuye de forma proporcional, por lo tanto la presión en cada uno de los clavos será muy pequeña.
Un fluido en reposo no produce una fuerza paralela a la superficie que lo contiene ya que en caso de hacerlo fluiría y dejaría de ser estático, debido a que dicha superficie aplicará una fuerza de reacción al fluido, como lo menciona la tercera ley de Newton. De lo contrario, un fluido en reposo ejerce una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente que lo contiene.
La fuerza que ejerce un fluido en reposo sobre una superficie es siempre perpendicular a esa superficie debido a que un fluido no posee rigidez. Por lo tanto, un fluido en reposo dentro de un recipiente se encuentra en equilibrio estático bajo las fuerzas perpendiculares de compresión que ejercen las paredes.
Todas las personas nos encontramos bajo el efecto de la atmósfera terrestre, la cual es un fluido que empuja el cuerpo hacia abajo. Este aire que forma la atmósfera es lo suficientemente grande para generar una presión 1.013 x 105 Pa o 14.70 Psi, ambas medidas a nivel del mar. A este valor de la presión se le denomina presión atmosférica y algunos autores le llaman simplemente atmósfera (atm), y resulta ser un valor de suma importancia en el cálculo de los diferentes tipos de presiones que se abordarán en esta unidad. Por lo tanto el valor de esta presión depende de la altura a la que se mida; en este sentido, la presión atmosférica tiende a variar si se mide en una playa o en la cima de una montaña.
Una de las atracciones de la Feria de la ciencia es una cama de clavos en la cual las personas se pueden acostar. Cada clavo tiene una punta con un radio de 1 mm. Si existieran 4 clavos por centímetro cuadrado y la piel de una persona ocupa 0.64 metros cuadrados de forma distribuida en la cama, determina la presión que soporta cada clavo. Considera que la persona tiene un peso de 75 kg.
Solución:
Debido a que el cuerpo se encuentra en equilibrio, la sumatoria de todas las fuerzas en Y debe ser igual a cero. Debemos calcular la magnitud de la fuerza que soportan todos los clavos para el área mencionada, lo que nos permitirá posteriormente calcular la presión en cada uno de ellos.
ΣFy = 0
w = mg = (75 kg)( 9.81 m/s2)= 735.75N
Si consideramos que existen 4 clavos por cm2, lo más conveniente es convertir el área para manejar las mismas unidades, por lo tanto 0.64 m2 = 6400 cm2, que al ser multiplicada por 4, nos muestra que 25 600 clavos soportan a la persona.
Para calcular la fuerza en cada clavo, dividimos el peso de la persona entre el número total de clavos, lo que nos da un valor de 0.0287 N para cada clavo.
El área de cada uno de los clavos, a partir de su radio, se determina de la siguiente manera:
Aclavo =∏ r2 = ∏(1x 10-3 m )2 =3.14x10-6 m2
A partir de la ecuación 3, podemos determinar la presión en cada uno de los clavos:
P = F /A = = 0.0287 N /3.14 x 10-6 m2 = 9.14 x 103 Pa
Si observas, el resultado anterior refleja que se aplican aproximadamente
25 atm de presión al penetrar la piel.Resolver los siguientes Problemas:
1.- Sobre un líquido encerrado en un recipiente se aplica una fuerza de 60N mediante un pistón que tiene un área de 0.01m². ¿Cual es el valor de la presión?
2.- Calcular la fuerza que debe aplicarse sobre un área de 0.3m² para que exista una presión de 420 N/m².
Que hace años hubo un filosofo llamado erastoteles que descubrio que forma tenia la tierra. Pero si yo hubiera estado ahi & me preguntaran que forma es la tierra no sbria. Pero me pararia en medio de la nada con un objeto circular & otro plano & estaria ahi todo el dia para observar como caen los rayos solares & cond¡seguir a un amigo de otra cuidad o pais para que me diga si es de3 dia o de noche enel moento que yo este aplicando mi teoria.- atteeCitlali Perez Ricardez
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