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 ÍNDICE

ÍNDICE ...........................................................................................................................3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .........................................................................4

Presión.........................................................................................................................4

Unidad de medida ........................................................................................................4

Tipos de Presión ..........................................................................................................4

Presión y temperatura ..................................................................................................5

Instrumentos para medir la presión ..............................................................................6

Relación entre fuerza y área .........................................................................................7

Principio de Pascal .......................................................................................................7

Aplicaciones del principio de Pascal y sistemas hidráulicos .........................................8

Prensa Hidráulica .........................................................................................................9

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................... 11

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ......................................................................... 13

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 14

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 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Presión

La presión se define como una cantidad física que indica la fuerza aplicada

perpendicularmente a una superficie específica, dividida por el área sobre la cual actúa. Es una

medida que relaciona la intensidad de una fuerza distribuida de manera continua sobre una

superficie determinada.

𝐹
𝑃=
𝐴

Unidad de medida

En el Sistema Internacional (SI), la presión se mide en pascales (Pa), que equivalen a un

newton (N) de fuerza por metro cuadrado (m²). En contraste, en el sistema inglés se utiliza libras

por pulgada cuadrada (psi).

La materia experimenta presiones diversas en diferentes situaciones. Por ejemplo, un gas

en un volumen dado ejerce mayor presión cuando se aumenta su temperatura. Estos cambios de

presión pueden provocar cambios en el estado de la materia, como la transición de un gas a un

líquido, como ocurre con los hidrocarburos.

Otras unidades de medida comunes para la presión incluyen el bar (equivalente a 10

N/cm²), la atmósfera (aproximadamente 101325 Pa), el Torr (equivalente a 133,32 Pa), y los

milímetros de mercurio (mmHg). El instrumento utilizado para medir la presión se llama

manómetro.

Tipos de Presión

Absoluta. Es la presión que se ejerce sobre un cuerpo por la acción de algún elemento,

más la presión atmosférica que sufre (todos cuerpos en el planeta están sometidos a la presión

atmosférica).

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 Atmosférica. Es la presión que ejerce el conjunto de la masa de gases de la atmósfera sobre

la superficie terrestre y sobre todo lo que repose sobre ella. A medida que uno asciende con

respecto al nivel del mar (en un avión, o subiendo una montaña), la presión atmosférica disminuye

ya que hay menos masa de aire sobre nosotros.

Manométrica. Es la presión que existe por sobre el valor de presión atmosférica. También

llamada presión relativa, su valor corresponde a la diferencia entre el de la presión absoluta y el

de la presión atmosférica. La presión relativa se mide utilizando un manómetro (de allí su nombre)

y es la que más se utiliza en la vida cotidiana.

Hidrostática o hidrodinámica. Es la presión experimentada por fluidos, tanto debido al

peso del propio fluido en reposo (hidrostática), como en constante movimiento (hidrodinámica).

Usualmente se calcula una presión media entre las dos.

Presión y temperatura

La presión y la temperatura están íntimamente conectadas. Cuando una sustancia

compresible (como un líquido o, mejor aún, un gas) se somete a grandes presiones que obligan a

sus partículas (ordinariamente dispersas) a aproximarse las unas a las otras y a vibrar con mayor

velocidad, se produce una acumulación de energía que se suele liberar como calor. En efecto, a

mayor velocidad de las partículas, mayor temperatura.

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 Esta relación está descrita por la Ley de Gay-Lussac, que establece una proporción directa

entre la presión de un volumen fijo de un gas ideal y su temperatura, según la fórmula:

P/T = k

Donde P es presión, T es temperatura y k es una constante.

Instrumentos para medir la presión

Existen varios instrumentos diseñados para medir la presión en diferentes contextos y

rangos. Algunos de los más comunes son:

 Manómetro: Mide la presión de fluidos en recipientes cerrados, como

tanques o tuberías. Puede haber diferentes tipos de manómetros según el principio de

funcionamiento, como manómetros de tubo bourdon, manómetros de diafragma, etc.

 Barómetro: Utilizado para medir la presión atmosférica. El barómetro de

mercurio es uno de los más conocidos, donde la altura de la columna de mercurio en

un tubo sellado está en equilibrio con la presión atmosférica.

 Manómetro diferencial: Mide la diferencia de presión entre dos puntos

dentro de un sistema.

 Transductor de presión: Convierte la presión en una señal eléctrica que

puede ser medida y procesada electrónicamente.

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  Piezómetro: Mide la presión estática en fluidos, utilizando la altura de la

columna de líquido en un tubo abierto.

 Tensiómetro: Utilizado para medir la presión arterial en medicina.

 Barómetro aneroide: Un tipo de barómetro que utiliza un mecanismo

aneroide (sin líquido) para medir la presión atmosférica.

Relación entre fuerza y área

Cuando se desea aumentar la presión basta con disminuir la superficie de apoyo. Cuando

se desea disminuir la presión basta con aumentar la superficie de apoyo.

Presión=Fuerza/Área

Donde:

Presión: Es la magnitud física que representa la fuerza ejercida perpendicularmente sobre

una superficie por unidad de área (en unidades como pascales, psi, atmósferas, etc.).

Fuerza: Es la magnitud que impulsa o detiene un cuerpo en reposo o en movimiento.

Área: Es el tamaño de una superficie plana.

Principio de Pascal

El principio de Pascal (también conocido como ley de Pascal) establece que, cuando se

aplica un cambio de presión a un fluido encerrado, este se transmite sin disminuir a todas las

porciones del fluido y a las paredes de su recipiente. En un fluido cerrado, como los átomos del

fluido son libres de moverse transmiten la presión a todas las partes del fluido y a las paredes del

recipiente. Cualquier cambio en la presión se transmite sin disminuir.

Obsérvese que este principio no dice que la presión es la misma en todos los puntos de un

fluido, lo cual no es cierto, ya que la presión en un fluido cerca de la Tierra varía con la altura.

Más bien, este principio se aplica al cambio de presión. Supongamos que se coloca agua en un

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recipiente cilíndrico de altura H y área de sección transversal A que tiene un pistón móvil de masa

m. La adición de peso Mg en la parte superior del pistón aumenta la presión en el tope en Mg/A,

ya que el peso adicional también actúa sobre el área A de la tapa:

P=Mg/A

Según el principio de Pascal, la presión en todos los puntos del agua cambia en la misma

cantidad, Mg/A. Así, la presión en el fondo también aumenta en Mg/A. La presión en el fondo del

recipiente es igual a la suma de la presión atmosférica, la presión debido al fluido y la presión

suministrada por la masa. El cambio de presión en el fondo del recipiente debido a la masa es

P=Mg/A.

Aplicaciones del principio de Pascal y sistemas hidráulicos

Los sistemas hidráulicos se usan para accionar frenos de automóviles, gatos hidráulicos y

muchos otros sistemas mecánicos.

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 Podemos derivar una relación entre las fuerzas en este sencillo sistema hidráulico al aplicar

el principio de Pascal. Obsérvese en primer lugar que los dos pistones del sistema están a la misma

altura, por lo que no hay diferencia de presión debido a una diferencia de profundidad. La presión

debido a F1 que actúa en el área A1 es simplemente:

p1=F1/A1, según la definición de P=F/A.

Según el principio de Pascal, esta presión se transmite sin disminuir en todo el fluido y a

todas las paredes del recipiente. Así, una presión p2 se siente en el otro pistón que es igual a p1.

Eso es, p1=p2.

Sin embargo, dado que p2=F2/A2, vemos que:

Prensa Hidráulica

La prensa hidráulica es una máquina capaz de generar una fuerza elevada aplicando sobre

ella una fuerza relativamente pequeña. Su funcionamiento se basa en el Principio de Pascal

estudiado en el apartado anterior.

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 Se componen de un depósito de gran resistencia que posee dos aberturas, una de superficie

mayor (S1) y otra de menor (S2). Dicho depósito se rellena con un fluido como puede ser aceite o

incluso agua y en cada abertura se sitúa un émbolo. Al grande lo llamaremos E1 y al pequeño E2.

Si se aplica una fuerza sobre el émbolo pequeño E2, introduciéndolo en el recipiente, la

presión se transmite íntegramente a todo el líquido, haciendo que el émbolo grande E1 ascienda

con una fuerza mayor que la aplicada en S2. Pero... ¿Por qué?

Si llamamos P1 a la presión del émbolo E1 y P2 al émbolo de E2, como la presión se

transmite de igual forma en todos los puntos del fluido, se cumple que P1 = P2, o lo que es lo

mismo: Si te das cuenta, la fuerza del émbolo grande, será la del pequeño pero amplificada una

cantidad equivalente al cociente de ambas superficies.

Al igual que este principio se utiliza para levantar vehículos, también se usa en los sistemas

de frenos (al pisar al pedal, se aplica una fuerza mayor a las ruedas para que disminuyan su

velocidad) o incluso para prensar materiales con poco esfuerzo.

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 RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA

Se desea levantar un automóvil de masa m = 1,2

toneladas, con una prensa hidráulica, como se muestra en la

figura. Suponga que el radio del émbolo más grande es 2,5

m. ¿Qué fuerza F1 se deberá aplicar en el émbolo más

pequeño, de radio 50 cm, para levantarlo? ¿Cuál es la

presión ejercida P1 en el pistón “1”? ¿Cuál es la presión

ejercida P2 en el Pistón “2”?

Datos:

Mayor Menor
Émbolos 2.5m 50cm
En metros 2.5m 50/100=0.5m

Masa: 1,2 toneladas (la convertiremos a Kg para obtener el peso al multiplicarla por la

gravedad que tomara el valor de 10) =1200kg

Peso automóvil: 1200*10=12000N

Área1: π*r2=3.14*(0.5)2=3.14*0.25=0.785m2

Área2: π*r2=3.14*(2.5)2=3.14*6.25=19.625m2

Fuerza 2: 12000N

Fuerza 1: ?

Aplicamos el principio de Pascal para hallar la Fuerza 1:

𝐹1 𝐹2
=
𝐴1 𝐴2

𝐹1 12000
=
0.785 19.625

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 𝐹1
= 611.46
0.785

𝐹1 = 0.785 ∗ 611.46

𝐹1 = 𝟒𝟖𝟎𝑵

Para hallar la presión usaremos la fórmula:

𝐹
𝑃=
𝐴
480𝑁 𝑁
𝑃1 = = 611.46
0.785𝑚2 𝑚2

12000𝑁 𝑁
𝑃2 = 2
= 611.46 2
19.625𝑚 𝑚

Comprobándose así el principio de Pascal:

𝐹1 𝐹2
=
𝐴1 𝐴2

P1=P2

611.46N/m2=611.46N/m2

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 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

 ¿Qué fuerza F1 se deberá aplicar en el émbolo más pequeño, de radio 50 cm, para

levantarlo?

Se debe aplicar una fuerza de 480N para poder levantar el automóvil.

 ¿Cuál es la presión ejercida P1 en el pistón “1”?

La presión ejercida en el pistón 1 será de 611.46N/m2

 ¿Cuál es la presión ejercida P2 en el Pistón “2”?

La presión ejercida en el pistón 2 será de 611.46N/m2

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 BIBLIOGRAFÍA

 Coluccio Leskow, E. (4 de marzo de 2024). Presión. Recuperado el 24 de

junio de 2024, de https://concepto.de/presion-2/

 Moebs, W., Ling, S. J., & Sanny, J. (2021). Física universitaria volumen 1.

OpenStax. Houston, Texas. https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-

volumen-1/pages/1-introduccion

 Fernández, J. L. (s.f.). Prensa hidráulica. Recuperado el 26 de junio de 2024,

de https://www.fisicalab.com/apartado/prensa-hidraulica

 SENATI. (s.f.). Libro de teoría de ciencias básicas. Curso I.

 Smith, W. F. (1998). Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales

(3ra ed.). McGraw-Hill España.

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