El famoso filósofo, matemático y físico francés del siglo XVII Blaise Pascal hizo una importante contribución al desarrollo de la ciencia moderna. Uno de sus principales logros fue la formulación de la llamada ley de Pascal, que está asociada con la propiedad de las sustancias fluidas y la presión creada por ellas. Echemos un vistazo más de cerca a esta ley.
Breve biografía del científico
Blaise Pascal nació el 19 de junio de 1623 en Clermont-Ferrand, Francia. Su padre era vicepresidente de recaudación de impuestos y matemático, y su madre pertenecía a la clase burguesa. Desde muy joven, Pascal comenzó a mostrar interés por las matemáticas, la física, la literatura, los idiomas y las enseñanzas religiosas. Inventó una calculadora mecánica que podía realizar sumas y restas. Pasó mucho tiempo estudiando las propiedades físicas de los cuerpos fluidos, además de desarrollar los conceptos de presión y vacío. Uno de los descubrimientos importantes del científico fue el principio que lleva su nombre: la ley de Pascal. Blaise Pascal murió en 1662 en París a causa de una parálisis en las piernas, enfermedad quequien lo acompañó desde 1646.
Concepto de presión
Antes de considerar la ley de Pascal, analicemos una cantidad física como la presión. Es una cantidad física escalar que denota la fuerza que actúa sobre una superficie dada. Cuando una fuerza F comienza a actuar sobre una superficie de área A perpendicular a ella, entonces la presión P se calcula mediante la siguiente fórmula: P=F / A. La presión se mide en el Sistema Internacional de Unidades SI en pascales (1 Pa=1 N/m2), es decir, en honor a Blaise Pascal, quien dedicó muchas de sus obras a el tema de la presión.
Si la fuerza F actúa sobre una superficie dada A no perpendicularmente, sino en algún ángulo α, entonces la expresión para la presión tomará la forma: P=Fsin(α)/A, en este caso Fsen(α) es la componente perpendicular de la fuerza F a la superficie A.
Ley de Pascal
En física, esta ley se puede formular de la siguiente manera:
La presión aplicada a una sustancia fluida prácticamente incompresible, que se encuentra en equilibrio en un recipiente de paredes indeformables, se transmite en todas direcciones con la misma intensidad.
Puede verificar la exactitud de esta ley de la siguiente manera: necesita tomar una esfera hueca, hacer agujeros en ella en varios lugares, suministrarle un pistón a esta esfera y llenarla con agua. Ahora, al aplicar presión sobre el agua con el pistón, puede ver cómo sale por todos los orificios a la misma velocidad, lo que significa que la presión del agua en el área de cada orificio es la misma.
Líquidos y gases
La ley de Pascal está formulada para sustancias fluidas. Los líquidos y los gases caen bajo este concepto. Sin embargo, a diferencia de los gases, las moléculas que forman un líquido están ubicadas cerca unas de otras, lo que hace que los líquidos tengan una propiedad como la incompresibilidad.
Debido a la propiedad de incompresibilidad de un líquido, cuando se crea una presión finita en un determinado volumen del mismo, ésta se transmite en todas las direcciones sin pérdida de intensidad. Esto es exactamente de lo que trata el principio de Pascal, que está formulado no solo para fluidos, sino también para sustancias incompresibles.
Considerando la cuestión de la "presión del gas y la ley de Pascal", en este sentido, debe decirse que los gases, a diferencia de los líquidos, se comprimen fácilmente sin retener volumen. Esto lleva al hecho de que cuando se aplica una presión externa a un cierto volumen de gas, también se transmite en todas las direcciones y direcciones, pero al mismo tiempo pierde intensidad, y su pérdida será más fuerte cuanto menor sea la densidad. del gas.
Por lo tanto, el principio de Pascal solo es válido para medios líquidos.
Principio de Pascal y máquina hidráulica
El principio de Pascal se utiliza en varios dispositivos hidráulicos. Para utilizar la ley de Pascal en estos dispositivos es válida la siguiente fórmula: P=P0+ρgh, aquí P es la presión que actúa en el líquido a la profundidad h, ρ - es la densidad del líquido, P0 es la presión aplicada a la superficie del líquido, g (9, 81m/s2) - aceleración de caída libre cerca de la superficie de nuestro planeta.
El principio de funcionamiento de una máquina hidráulica es el siguiente: dos cilindros que tienen diferentes diámetros están conectados entre sí. Este recipiente complejo está lleno de algún líquido, como aceite o agua. Cada cilindro está provisto de un pistón para que no quede aire entre el cilindro y la superficie del líquido en el recipiente.
Suponga que una cierta fuerza F1 actúa sobre un pistón en un cilindro con una sección más pequeña, entonces crea presión P1 =F 1/A1. De acuerdo con la ley de Pascal, la presión P1 se transferirá instantáneamente a todos los puntos del espacio dentro del líquido de acuerdo con la fórmula anterior. Como resultado, la presión P1 con la fuerza F2=P1 A 2=F1A2/A1. La fuerza F2 estará dirigida en sentido contrario a la fuerza F1, es decir, tenderá a empujar el pistón hacia arriba, mientras que será mayor que la fuerza F1 exactamente tantas veces como difiere el área de la sección transversal de los cilindros de la máquina.
Así, la ley de Pascal te permite levantar grandes cargas con pequeñas fuerzas de equilibrio, que es una especie de palanca de Arquímedes.
Otras aplicaciones del principio de Pascal
La ley considerada se usa no solo en máquinas hidráulicas, sino que encuentraaplicación más amplia. A continuación se muestran ejemplos de sistemas y dispositivos cuyo funcionamiento sería imposible si la ley de Pascal no fuera válida:
- En los sistemas de frenos de los automóviles y en el conocido sistema antibloqueo ABS, que evita que las ruedas del automóvil se bloqueen durante el frenado, lo que ayuda a evitar derrapes y deslizamientos del vehículo. Además, el sistema ABS permite al conductor mantener el control del vehículo cuando éste realiza una frenada de emergencia.
- En cualquier tipo de refrigeradores y sistemas de refrigeración donde la sustancia de trabajo sea una sustancia líquida (freón).
