Presión

TEMA 2.8 LA PRESION: Desde un punto de vista físico, la presión es la relación entre una fuerza actuando sobre una superficie y el área de la propia superficie. La presión atmosférica de un planeta es, a un determinado nivel, el peso ejercido sobre la unidad de superficie de la columna a gas que está por encima de la propia superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el SistemaInternacional de unidades (SI), la presión se expresa en newton por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional.

PRESIÓN EN LOS SÓLIDOS Por ser el cociente que resulta de dividir dos magnitudes escalares, la presión es también un escalar. (La fuerza es una magnitud vectorial,pero la "intensidad de la fuerza" es un escalar.) Es importante tomar en cuenta que la fuerza debe estar "aplicada" a la superficie. Consideremos los casos representados en la figura siguiente:

(a) Figura 1

(b)

En el primero (figura 1a), la fuerza está aplicada [*] a la superficie. En el segundo (figura 1b), sólo una parte de ella lo está y debe ser considerada a la hora de calcular lapresión (figura 2).

Figura 2

Por lo tanto, las dos fuerzas de la figura 1 ejercen sobre la superficie la misma presión. En otras palabras, sólo se debe considerar la componente perpendicular (normal) a la superficie, ya que la otra (tangencial) no se aplica sobre ella. Para comprender a qué se llama "distribución en una superficie", véase la figura 3.

(a) Figura 3

(b)

Una fuerza de 6unidades de intensidad aplicada a una superficie de 6 unidades de área produce la misma presión que una fuerza de 1 unidad de intensidad aplicada a una superficie de 1 unidad de área. La importancia de distinguir los conceptos de presión y fuerza se pone de manifiesto en el siguiente enunciado clásico: Los líquidos transmiten presiones; los sólidos transmiten fuerzas. Para comprenderlo, basta conanalizar las siguientes figuras.

(a) Figura 4

(b)

La figura 4a muestra dos recipientes de igual base conteniendo el mismo líquido. El nivel del líquido es el mismo en los dos recipientes. Experimentalmente, haciendo uso de vasos comunicantes, se observa que la presión sobre la superficie de la base es la misma en ambos casos (figura 4c).

(c) Figura 4

La razón de esto se veclaramente analizando cuál es la fuerza que la base soporta. Esa fuerza es el peso del líquido. Por lo tanto: ;

, donde P es el peso de la columna (fuerza); Pe es el peso específico del líquido; y V, A y h son, respectivamente, el volumen, la sección y la altura del líquido. La presión es independiente del tamaño de la sección de la columna: depende sólo de su altura (nivel del líquido) y de lanaturaleza del líquido (peso específico). La figura 4b muestra tres bloques (cuerpos sólidos) apilados. En este caso, la presión sobre la base del que está abajo se calcula usando como intensidad de la fuerza la suma de los pesos de los tres cuerpos. Si se apilaran muchos bloques —uno encima del otro— se podría vencer la resistencia mecánica del suelo. Por eso, lo más conveniente es ubicar el bloque dedimensiones mayores debajo, de manera que el mismo peso se distribuya en un área más grande. (En el caso de la figura 4b, la presión sobre la superficie de apoyo se reduciría notablemente invirtiendo el orden en que han sido apilados los bloques.) Ésta es la razón por la cual los edificios se apoyan sobre superficies de dimensiones grandes en comparación con las de las secciones de las columnas,llamadas "zapatas" (figura 5a). (A estas zapatas no las vemos porque están por debajo del nivel del suelo.) La situación contraria se presenta cuando una mujer se calza zapatos de "taco alto" (figura5b), pues su peso entonces se concentra en una superficie muy pequeña (aumenta la presión sobre el piso). En los primeros aviones, cuyos pisos se construían con aleaciones blandas, estaba prohibido...