Presión: relación fuerza y área
La presión es una cantidad escalar que depende de la fuerza ejercida en cierta área. Es importante que notes que la fuerza en ambos casos es la misma, lo que se modifica es el área en que dicha fuerza se distribuye. Para calcular la presión que se ejerce sobre un objeto, se puede utilizar esta relación:
P=F/A F=fuerza A=área P=presión
Las unidades de presión en el SI se conocen como pascales (Pa) de tal manera que:
1(N/m2)=1Pa
Ejemplo: La masa de un elefante es de 10000kg y el área de su pata es de 0.1m2. Para obtener la fuerza ejercida sobre el piso es necesario calcular el peso del elefante:
(10000kg)(9.8)=)98000N
Ahora sustituimos el valor de la fuerza en la expresión algebraica.
98000N/0.1m2=980000 pascales.
De acuerdo con el modelo cinético de partículas, la presión es el resultado de los choques ente las partículas de gas y las paredes del recipiente que las contiene.
Para aclarar este concepto, piensa lo siguiente: cuando una partícula choca con otra o con la pared del recipiente, cambia de dirección y con ello su velocidad, en virtud de lo cual adquiere cierta aceleración. Al momento del choque, recibe una fuerza que de acuerdo con la segunda ley de Newton, le genera una aceleración que modifica su estado de movimiento.
En el momento del choque veremos aplicada la tercera ley de Newton; la fuerza de acción de la partícula contra la pared será exactamente igual en magnitud a la fuerza de reacción de la pared sobre la partícula.
Por lo anterior, la presión depende de la intensidad de los diversos choques y del área en la que ocurra dicha interacción. Si la fuerza resultante aumenta, la presión también, pero si la superficie aumenta, la presión disminuye.
Presión en fluidos
Nuestro planeta está rodeado por la atmósfera, que es una capa gaseosa constituida por una mezcla de gases que presionan a nuestro alrededor y sobre nosotros mismos. A la presión que ejerce el aire sobre los cuerpos se le denomina presión atmosférica.
La presión atmosférica a nivel del mar es la que ejerce una columna de mercurio de 760mm de mercurio. A este valor se le denomina 1 atmósfera, por lo que 1 atm=760mm Hg. Como la presión atmosférica depende de cuanto aire haya encima del lugar su valor no siempre es el mismo.
Cuando hablamos de cualquier fluido, la presión es más fácilmente perceptible y se conoce como presión hidrostática. Aunque el SI mide la pesión en pascales (Pa), existen otro tipo de unidades que se utilizan para el mismo fin. Por ejemplo, la presión hidrostática acostumbra medirse en atmósferas (atm), donde 1atm=101325Pa. Calculemos la presión en atmósferas que debe soportar un submarino a 10m de profundidad (h=10m). Para ello utilizamos la formula:
Ph=pgh Ph es la presión hidrostática p=densidad g= aceleración gravitatoria h=profundidad
Sustituyendo:
Ph=(1030kg/m3)(9.81m/s2)(10m)=101043Pa.
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