Foto tomada por gonzalovalenzuela (http://www.flickr.com/photos/gonzalovalenzuela/)
Observa las fotos[]
En la primera foto podemos ver un acuario. En él vemos peces sumergidos en el agua.
En la segunda foto vemos una columna de tetra-bricks de leche.
Foto tomada por EmilioFrancoGmz
Obviamente si colocamos el dedo debajo de la columna sentimos una cierta presión debido al peso de los tetra-bricks.
¿Les ocurre lo mismo a los peces en el acuario? ¿Sienten ellos presión también?
Los líquidos pesan[]
No es ningún misterio, cuando vamos al supermercado nos da igual llevar el carro de la compra lleno de paquetes de azúcar que llevarlo lleno de tetra-bricks de leche o de botellas de agua. Si el carro está lleno de líquido, ¡pesa un montón!
Por tanto, un pez que se encuentre en la parte de abajo de un acuario también sentirá el peso de todo el agua que tiene encima suyo.
Fuerza por unidad de superficie: presión[]
Ahora nos proponemos calcular cuanta fuerza sentirá un pez dentro del acuario. Hemos visto que está fuerza será igual al peso de la columna de agua que está encima suyo.
Foto tomada por Bernat Valencia (http://www.flickr.com/photos/valencianoooo83/)
El peso de esta columna está dado por la masa de todo el agua de la columna m_col multiplicado por el valor de la gravedad g.
F = g x m_col
Pero nos encontramos con una dificultad técnica ¿cómo calculamos la masa de la columna de agua, si no podemos pesarla en una balanza? Muy fácil, como sabemos cuál es la densidad del agua, la masa de la columna será igual a la densidad del agua d_ag multiplicado por el volúmen V_col de la columna, por tanto la fuerza que se ejerce sobre el pez será
F = g x d_ag x V_col.
Finalmente, sabemos que el para calcular el volumen de una columna V_col tenemos que multiplicar su altura h por la superficie S.
F = g x d_ag x h x S
Es importante resaltar que la altura de la columna de agua es la profundidad a la que se encuentra el pez y la superficie de la columna es precisamente la superficie del pez. Como nos interesa calcular que se ejerce sobre cualquier pez (tanto si es grande como si es pequeño) es mejor si en lugar de calcular la fuerza F calculamos la fuerza por unidad de superficie F/S, es decir la presión P a la que están sometidos los peces
P = F/S = g x d_ag x h.
Presión hidrostática[]
La situación anterior se repetirá con cualquier objeto sumergido en un líquido. Por tanto todo cuerpo sumergido en un líquido sufrirá un presión que llamamos presión hidrostática. Como hemos visto con el ejemplo de los peces en el acuario, la presión hidrostática depende de la altura h a la que está sumergido el cuerpo y de la densidad d del líquido
P = g x d x h.
Esto ocurre con los líquidos pero ¿y los gases? Aunque no lo parezca los gases también pesan, de hecho hay gases que pesan más qu otros (por ejemplo el hexafloruro de azufre pesa más que el aire y eso tiene consecuencias asombrosas). Por tanto, tenemos que cualquier cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas) sufrirá una presión hidrostática descrita por la fórmula de arriba.
Normalmente, la densidad de los líquidos es mucho mayor que la densidad de los gases d_gas y por ello, la presión hidrostática que ejerce un líquido es mucho mayor que la que ejerce un gas. Pero esto no quiere decir que no sea despreciable, la presión atmosférica es la presión que ejerce el aire de toda la atmósfera sobre nosotros y tiene efectos muy importantes.
(Si eres profesor)[]
Si eres un profesor de secundaria, anímate a pedirle a tus alumnos que editen esta entrada o a que creen y editen otras entradas de Wísica. Puedes encargarles la elaboración de un vídeo en el que expliquen lala presión hidrostática y colgar en esta entrada el mejor de todos ellos. Tus alumnos aprenderán física a la vez que aprender a expresarse oralmente y además sus explicaciones ayudarán a los alumnos que visiten esta página.
Un posible ejercicio sería pedirles a tus alumnos que expliquen en un vídeo por qué cuando llevamos una bolsa de patatas a la montaña, esta se hincha, como vemos en esta foto.