Presión


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La presión es un concepto importante en física y se define como la magnitud de la fuerza que actúa perpendicularmente sobre una superficie por unidad de área. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de presión es el pascal (Pa), definido como 1 newton por metro cuadrado.[1]

[math]P = \frac{F}{A}[/math], dónde

  • P es presión
  • F es la fuerza perpendicular aplicada sobre la superficie, y
  • A es el área de la superficie.

Una forma fácil de entender la presión es imaginarse sosteniendo una tachuela presionada ligeramente entre el índice y el pulgar, con el extremo afilado en el pulgar y la cabeza en el índice. El pulgar comenzará a sentir dolor de inmediato, mientras que el índice no. La tachuela está ejerciendo la misma cantidad de fuerza tanto en el pulgar como en el índice, pero la presión sobre el pulgar es mucho mayor debido a la pequeña área sobre la que se aplica la fuerza.[1]

La presión es importante en muchas aplicaciones físicas. Es un concepto clave de la mecánica de fluidos utilizado en la ley de los gases ideales para describir la energía de un gas y en muchas más situaciones.

Presión de Fluido

Fig. 1. Una disminución en el área de la sección transversal aumenta la fuerza en estas partes, lo que aumenta la velocidad de los fluidos.[2]

En mecánica de fluidos la presión puede crear muchos dispositivos útiles en diferentes situaciones. Por ejemplo, en plomería, las diferentes áreas de sección transversales de las tuberías crean velocidades más altas en ubicaciones con diámetros mas pequeños (véase Fig. 1). Esto controla cómo fluyen los fluidos en ríos y mangueras.

La presión en los fluidos sin movimiento, como un océano o la atmósfera, explica gran parte de lo que sucede con los fluidos. La atmósfera es un fluido compresible (cambia de volumen cuando se comprime) compuesto de muchos gases diferentes; por lo que, dependiendo de dónde se encuentre una persona en la Tierra, habrá una presión actuando sobre ellos (con la presión al nivel del mar definida como 1 atm).

Para fluidos incompresibles como el agua, la relación [math]P=\rho gh[/math] muestra la presión bajo de una columna de fluido donde [math]\rho[/math] es la densidad de un fluido, [math]h[/math] es la altura y [math]g[/math] es la aceleración de la gravedad. Para determinar las presiones de la atmósfera se pueden utilizar instrumentos como el barómetro de mercurio (véase Fig. 2).[3]

Fig. 2. Barómetro de mercurio que mide la presión atmosférica.[4]

Consulte hyperphysics para obtener más información sobre la presión estática del fluido.

Presión del Gas

Fig. 3. La formación de viento debido a las diferencias de presión.[5]

La magnitud de la presión determina el flujo de materia desde una región de alta presión a una región de baja presión, y esto es más visible con los gases.

Por ejemplo, un globo que se llena de aire se expande porque la presión dentro del globo aumenta a presiones más altas que las que están fuera de él. Debido a que la magnitud de la presión determina en qué dirección fluye la materia (o masa), tan pronto como se suelta el globo, el aire se mueve de la región de alta presión a la región de baja presión y el globo se desinfla.[6]

Esta tendencia de la presión a fluir de regiones de alta presión a regiones de baja presión es la fuerza impulsora del viento en la Tierra. Debido al calentamiento desigual de la Tierra, diferentes áreas están a presiones más altas que otras, lo que provoca el flujo de aire en la atmósfera (que se muestra en la Fig. 3). La mayoría de los fenómenos meteorológicos, desde huracanes hasta tornados, son producto de la presión y la temperatura, y también están influenciados por la rotación de la Tierra (ver efecto Coriolis).

Consulte también presión absoluta, presión manométrica y presión en los neumáticos para obtener más información sobre cómo la presión se relaciona con la energía. Visite hyperphysics para obtener más información sobre la presión.

Simulacion de PhET

La simulación de PhET - proporcionada por la Universidad de Colorado - explora cómo cambia la presión con la densidad del fluido, la profundidad, la gravedad y las condiciones atmosféricas. Arrastre y suelte el manómetro para medir la presión en varias profundidades y ubicaciones.

Ver lecturas adicionales

Referencias

  1. 1,0 1,1 R. Serway and J. Jewett, "Pressure," in Physics for Scientists and Engineers, 8th ed., Belmont, CA: Cengage Learning, 2010, ch.14, sec.1, pp. 403
  2. A Plus Physics, Continuity for Fluids [Online], Available: http://www.aplusphysics.com/courses/honors/fluids/continuity.html
  3. Hyperphysics, Barómetro de Mercurio [Online], Disponible: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pman.html#bar
  4. Hyperphysics, Barómetro de Mercurio [Online], Disponible: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pman.html#mea
  5. M. Pidwirny. (2013, Nov. 4). “Forces Acting to Create Wind” in Fundamentals of Physical Geography, 2nd Ed. [Online]. Available: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7n.html
  6. UC Davis Chem Wiki, Gas Pressure [Online], Available: http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Physical_Properties_of_Matter/Phases_of_Matter/Gases/Gas_Pressure

Autores y redactores

Bethel Afework, Ethan Boechler, Jordan Hanania, Kailyn Stenhouse, Luisa Vargas Suarez, Jason Donev
Última actualización: 9 noviembre, 2021
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