NO ME SALEN
   (PROBLEMAS RESUELTOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   FLUIDOS
   HIDROSTÁTICA
 

desesperado

 

BIO 6) Discusiones.
    a) La presión atmosférica es de aproximadamente 1 kgf/cm². ¿Por qué no nos aplasta?
    b) Si se redujera artificialmente la  presión a valores cercanos a cero, ¿los objetos no pesarían nada?

    c) Los albañiles usan un nivel que consiste en una manguera transparente con agua en su interior abierta en ambos extremos. ¿Cómo se usa y por qué?
    d) En la película Titanic un batíscafo explora los restos de la nave hundida. Sus tripulantes están preocupados y se preguntan si los vidrios de la ventanilla resistirán la enorme presión submarina. ¿Cómo es posible entonces, que entre los restos del naufragio encuentren un par de anteojos en perfecto estado?

   

Una linda colección de mitos, malentendidos, paradojas, perplejidades... Vamos de a una:

a) La presión atmosférica es de aproximadamente 1 kgf/cm². ¿Por qué no nos aplasta?

Es cierto: la presión atmosférica es casi igual a 1 kgf/cm². Mirá: acá hacemos la conversión de unidades:

1 atm = 101.300 Pa = 101.300 N/m²

Y recordarás que 1 kgf es lo mismo que 10 N, y 1 m² es lo mismo que 10.000 cm².

101.300 N/m² = 101.300 0,1 kgf /10.000 cm² = 1,013 kgf/cm²

Eso quiere decir que cada centímetro cuadrado de tu piel (algo así como el área de una uña) soporta desde afuera una fuerza de 1 kilogramo (algo así como el peso de una botella de litro llena). 100 kilos por decímetro cuadrado. Si pensás que el área total de piel de tu cuerpo mide aproximadamente 1 metro cuadrado y medio... la fuerza total que el aire circundante te hace como para aplastarte es igual a una tonelada y media (algo así como el peso de una camioneta). Y vos, como si nada.

 

La solución de esta paradoja es sencilla: nosotros mismos estamos empaquetados a presión: una presión levemente superior a la exterior.

Pero no te confundas... no se trata de que en nuestro interior haya una bomba presurizadora que le manda presión a todos los tejidos. Se trata, más bien, de que nuestra morfogénesis (o sea: la formación, el crecimiento de los órganos y tejidos) se realiza en un ambiente ya presurizado y se ensambla con esa misma presión.

Alguien una vez me preguntó preocupado por la pobrecita piel que soporta una presión inmensa por el lado de afuera y otra igual por el lado de adentro... Mi viejo... la piel es otro tejido más del organismo, y se fabrica en las mismas condiciones que el resto. Nace presurizada, crece presurizada y se muere presurizada.

Vamos a la siguiente.

   

b) Si se redujera artificialmente la  presión a valores cercanos a cero, ¿los objetos no pesarían nada?

Nada que ver... la fuerza gravitatoria (que vulgarmente llamamos peso) no necesita un ambiente presurizado para manifestarse. En la Luna, por ejemplo, donde no hay atmósfera, las cosas pesan, caen al piso y se rompen como en cualquier otro lugar del universo donde haya cuerpos masivos capaces de crear gravedad.

Aquí en la Tierra, suponete que vaciamos todo el aire de una habitación, y reducimos la presión a cero, allí adentro las cosas seguirían pegadas al piso, podrías entrar, caminar, bailar un tango, saltar y volver a caer exactamente igual que lo hacés cuando la habitación está llena de aire a una presión normal. Eso sí: en la que hicimos vacío, llevate un tanque de oxígeno, porque los pulmones te lo van a estar pidiendo.

   

c) Los albañiles usan un nivel que consiste en una manguera transparente con agua en su interior abierta en ambos extremos. ¿Cómo se usa y por que?

En efecto, cuando los albañiles necesitan conocer los niveles de lugares distantes usan una manguera transparente y la llenan casi toda de agua. Luego separan los extremos de la manguera hasta alcanzar -cada extremo- el lugar en el que quieren establecer el nivel. Cada albañil toma un extremo y lo apoya contra una pared y sin mover la manguera, hace una marquita en la pared justo al lado de donde aparece el nivel de agua. Hecho ésto ambos saben que las dos marcas quedaron a la misma altura.

No es otra cosa que una sencilla aplicación del principio general de la hidrostática:

ΔPr = ρ . g . Δh

como no hay diferencia de presión en los extremos (en ambos el agua está en contacto con la atmósfera) tampoco puede haber diferencia de altura.

   

d) En la película Titanic un batíscafo explora los restos de la nave hundida. Sus tripulantes están preocupados y se preguntan si los vidrios de la ventanilla resistirán la enorme presión submarina. ¿Cómo es posible entonces, que entre los restos del naufragio encuentren un par de anteojos en perfecto estado?

¿Cuántó valdrá la presión allá en el fondo del mar? La respuesta nos la da sencillamente el principio general de la hidrostática. El Titanic reposa a unos 4.000 metros... luego:

   

ΔPr = ρ . g . Δh

ΔPr = 1.000 kg/m³ . 10 m/s² . 4.000 m

ΔPr = 40.000.000 Pa

¡Cuatrocientas atmósferas! Sobre la pequeña ventanilla del batiscafo, digamos de 1 decímetro cuadrado de superficie, la fuerza que debe soportar es de cuarenta mil kilos.

   

Por eso las ventanillas de los batiscafos son pequeñitas y están hechas de vidrios muy gruesos. Pero porque del lado de adentro la presión es cuatrocientas veces menor, y la fuerza que soportan es cuatrocientas veces menor. O sea: lo que pone en peligro las ventanillas de los batiscafos es la fuerza neta (entre exterior e interior).

En cambio, los anteojos que hay allá en el fondo soportan la misma presión a ambos lados de los vidrios. Esos vidrios no deben soportar una fuerza neta para adentro ni para afuera. El único daño que tienen es el recuerdo del naufragio. ¡Qué poético!

  Fluídos - Ricardo Cabrera
   
   
 
   
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización sep-13. Buenos Aires, Argentina. Vencimiento feb-3048.