Qué es el principio de Pascal y ejemplos

¿Qué es el principio de Pascal y ejemplos?

La dinámica del planeta se rige por una serie de principios físico-matemáticos que se cumplen rigurosamente día a día, entre los que tenemos el principio de Pascal, también conocido como Ley de Pascal, pues es un principio cumplido sin excepciones, relacionado directamente con algunas de las generalizaciones universales mas importantes de la Termodinámica.

¿De qué trata el principio de Pascal?

De forma literal, el enunciado del principio de Pascal reza así: la presión ejercida en un punto sobre un fluido no compresible -contenido en un recipiente cerrado de paredes indeformables- se transmite proporcionalmente, con la misma intensidad, hacia todos los puntos en los que se distribuyen las partículas de dicho fluido.

Leyendo con detalle este enunciado, deben puntualizarse algunos términos contenidos en el mismo, para poder comprender el fondo de la realidad física que intenta generalizar el principio de Pascal:

  • Es necesario definir qué es un “fluido no compresible, o incompresible”, así como también, qué se entiende por un “recipiente de paredes indeformables”. Los fluidos pueden definirse según las propiedades inherentes a su capacidad de compresión, pudiendo tratarse entonces de fluidos compresibles e incompresibles. Los primeros, son susceptibles de expansión o reducción de su volumen por efecto de la presión ejercida sobre ellos, perteneciendo a este renglón todas aquellas sustancias que se encuentran en estado gaseoso. Los segundos, engloban a todas aquellas sustancias no susceptibles a cambio de volumen por variaciones en la presión, encontrándose allí los líquidos y sólidos, en general.
  • Otra de las condiciones para el cumplimiento del principio de Pascal está relacionada con la inclusión de este fluido incompresible en un recipiente cerrado e indeformable, entendiéndose como indeformable, a la propiedad de mantener una forma preestablecida aun estando sometido el objeto a efectos de la presión.

Las consecuencias del principio de Pascal en asuntos relacionados con la vida cotidiana, nos lleva a exponer una serie de ejemplos sobre cómo esta ley se aplica en nuestro día a día, muchos de los cuales son de uso fundamental en ingeniería, y están relacionados con acciones donde se requiere un desplazamiento suave y uniforme, ejerciendo una fuerza moderada que se traduzca en una acción de gran fuerza. Veamos algunas de sus aplicaciones:

Prensa hidráulica

El desarrollo mecánico del principio de Pascal, que sirve como ejemplo básico del uso práctico de esta ley, del cual derivan a su vez muchos otros ejemplos de transferencia práctica en el mundo de la ingeniería, es la muy conocida -y utilizada cotidianamente- prensa hidráulica.

El diseño básico de una prensa hidráulica consiste de un dispositivo constituido por dos cilindros tapados por sus respectivos émbolos, pero cuya área de superficie difiere entre los dos. El dispositivo es una caja cerrada indeformable, rellena de un fluido incompresible (agua, aceite) que está en contacto pleno con las superficies internas de cada uno de los dos émbolos.

Si se ejerce una fuerza determinada desde el exterior sobre el émbolo de diámetro menor, esta fuerza se transmite completamente, y de forma inmediata, sobre el fluido que está en el interior del dispositivo, debajo de dicho émbolo, y el embolo se mueve, desplazándose hacia el interior del dispositivo; seguidamente, de forma prácticamente instantánea, la fuerza ejercida sobre el fluido en contacto con el émbolo de menor área se distribuye, a su vez, de manera uniforme por todo el fluido, ejerciendo presión sobre las paredes indeformables del dispositivo, y de igual manera sobre la superficie interior del émbolo de mayor diámetro que, en consecuencia, se desplaza hacia afuera del dispositivo.

La fuerza que se ejerce en el primer émbolo en forma de presión, es transmitida según el principio de Pascal a través del fluido que rellena la prensa y genera el movimiento del émbolo de mayor tamaño, en sentido contrario a la presión ejercida en el punto inicial.

La fórmula matemática general que rige este proceso, y todos los ejemplos derivados de el, es la siguiente:

F1/A1=F2/A2, donde F es la fuerza ejercida sobre la superficie de los émbolos, y A es el área de los mismos. La fuerza hidráulica de presión, medida como consecuencia de la aplicación del principio de Pascal, es denominada como “Pascal”, y forma parte del Sistema Internacional de Pesos y Medidas, definiéndose en términos físicos como el valor de un Newton (unidad de fuerza) por metro cuadrado.

Paseémonos un poco por algunos de los otros desarrollos de ingeniería de uso cotidiano donde también se aplica el principio de Pascal.

Frenos hidráulicos

Los tan conocidos sistemas de frenos ABS, o antibloqueo, son una de las principales aplicaciones de esta ley universal. Consisten precisamente en un sistema de émbolos con un fluido viscoso interno que minimiza la fricción por un frenado súbito, evitando que el vehículo se desestabilice y patine.

¿Qué es el principio de Pascal y ejemplos?

Dirección hidráulica asistida en vehículos automotores

Al igual que en el caso anterior -y a diferencia de la antigua dirección mecánica- los vehículos automotores con dirección asistida poseen un sistema hidráulico basado en este mismo principio, proporcionando suavidad y poca resistencia a los cambios de dirección que se ejercen desde el volante del vehículo, en contraposición con aquellos vehículos cuya dirección es netamente mecánica, donde el conductor debe ejercer toda la fuerza directamente sobre el volante para realizar el cambio de orientación.

Gato hidráulico

Otro ejemplo de cómo el principio de Pascal es capaz de facilitar las labores cotidianas es el desarrollo del gato hidráulico, que eleva cargas puntuales de forma progresiva y sin mucho esfuerzo.

Elevador hidráulico de carga

Bajo el mismo principio anterior, pero en mucha mayor proporción, el desarrollo del elevador de carga hidráulico es capaz de realizar el ascenso de importantes masas con un esfuerzo proporcionalmente reducido.

Otros ejemplos

Son numerosos los usos prácticos derivados de este principio. Además de los especificados anteriormente, también se pueden nombrar los sistemas de enfriamiento de nuestros refrigeradores, puentes hidráulicos, brazos hidráulicos para cierre controlado de puertas, compactadoras hidráulicas de desechos (camión del aseo urbano), y hasta los cauchos o llantas de nuestros vehículos, ya que todos cumplen con esta ley.

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