Prensa Hidráulica

Elaborado por:	Mónica Eliana Cardona Zapata
Grado:	10º, 11º
Duración:	60 minutos

OBJETIVO: Verificar  las principales características que describen la aplicación de la prensa hidráulica y su relación con el principio de Pascal.

UN POCO DE HISTORIA…

En el siglo XVII, en Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de Pascal. El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes con el de la palanca, pues se obtienen presiones mayores que las ejercidas pero se aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar proporción.

En el inicio se utilizaban prensas manuales, las cuales poseían un sistema de tornillo o perno el cual giraba gracias a la fuerza humana. La prensa hidráulica, desarrollada hacia 1770 por el industrial inglés Joseph Bramah (1749-1814), es una aplicación directa del principio de Pascal. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. La fuerza que actúa en la superficie del émbolo menor se transmite a través del fluido hacia el otro émbolo, dando lugar a una fuerza mayor que la primera (en la misma proporción que la superficie de ambos émbolos).

Para comprender un poco mejor las principales características de este maravilloso invento, realizaremos la siguiente actividad.

ACTIVIDAD:

Para llevar a cabo la siguiente actividad deben ingresar a la siguiente página: http://www.santillana.cl/fis3/swf/actividad5.swf, en la que se encuentra un applet sobre la prensa hidráulica, cómo se muestra en la figura:

En la casilla ubicada en la esquina superior derecha, se encuentran : la fuerza ejercida sobre el área 1 (F₁ (N)), la medida del área 1 en cm² (A₁ (cm²)) y la masa en kilogramos para ubicar sobre la  superficie de área 2 (m (Kg)), las cuales corresponden a variables independientes. Debido al diseño de la aplicación, estos valores se pueden cambiar teniendo en cuenta los siguientes rangos:

100< F₁ (N) <1000

10< A₁ (cm²) <100

1< m (Kg) <100

Los cuales incrementan en 5 unidades progresivamente.

En la casilla central derecha, se encuentran las variables dependientes, es decir, aquellas que dependen de los valores asignados en la casilla superior. Estos valores son la fuerza que ejerce la superficie de área 2 sobre la masa (F₂ (N)) y la fuerza que ejerce la gravedad sobre dicha masa, es decir, su peso (mg (N)).

En la parte inferior, se establece como constante el área de la superficie 2 que tiene como valor A₂= 80 cm².

Para interactuar con el applet, puedes ingresar los valores que desees en las casillas de variables independientes, teniendo en cuenta los rangos establecidos previamente, asignando valores múltiplos de 5. Luego de ingresar los valores, das click en el botón iniciar y observa lo que sucede con los resultados en la casilla de variables dependientes, además, trata de responder preguntas como por ejemplo ¿Cómo es el movimiento de la prensa? ¿Es posible levantar la masa ubicada sobre la superficie 2 con cualquier conjunto de datos? ¿En qué condiciones funciona perfectamente la prensa?, entre otras. Para realizarlo de una manera más organizada, puedes ingresar dos valores para  F₁(N) y A₁ (cm²) y dejarlos constantes, luego observar que sucede para diferentes valores de la masa. Luego, dejar la fuerza y la masa constante e interactuar con diferentes valores para el área, y así sucesivamente. En la siguiente tabla se pueden sistematizar los datos obtenidos.

https://docs.google.com/document/d/158wmCnJL_FEAGbycmf0wa-W9QM5HH51HcJqpGLVXLB0/edit

Nota! Tenga en cuenta que debes presionar la tecla borrar para asignar una nuevo valor en cualquiera de las casillas y observar los cambios.

PREGUNTAS PROBLEMATIZADORAS:

Teniendo en cuenta lo observado, responda las siguientes preguntas:

https://docs.google.com/document/d/1cx_deL6wq76EUl4yj4W_yPkXBcui5_iltpu4XFYOufI/edit

1. En sus propias palabras, ¿Qué entiende por “prensa hidráulica”?
2. ¿Cómo podría describir su funcionalidad?, justifique su respuesta
3. Realice una breve consulta sobre el Principio de Pascal y establezca ¿qué relación tiene este principio con la prensa hidráulica?
4. ¿En qué situaciones de la vida cotidiana cree usted que sería útil aplicar este principio a través de la prensa hidráulica?
5. Describa tres de las situaciones que más hayan llamado su atención durante la interacción con el applet. Especifique los valores de cada variable, tanto independientes como dependientes, de cada una de las situaciones y trate de explicar por qué suceden.

CIBERGRAFÍA

Historia de la prensa hidráulica, consultado el 12 de marzo de 2013, en: http://www.slideshare.net/loren_michel/historia-de-la-prensa-hidraulica Física 3 (2005). Principio de Pascal, Editorial Santillana. Consultado el 5 de marzo de 2013, en: http://www.santillana.cl/fis3/swf/actividad5.swf