NO ME SALEN
   (EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC)
   FLUIDOS - HIDROSTÁTICA

 

desesperado

 

 

 

 

FIS H7 - En 1646 Pascal realizó el experimento que se esquematiza en la figura. El barril de vino tiene una tapa de 0,12 m² y está conectado a un tubo de 3,1 mm de radio. Llenó el barril de agua y luego fue echando agua en el tubo hasta que reventó la tapa del barril cuando la columna en el tubo tenía un alto de 12 m. Calcule:
    a) la presión manométrica sobre la tapa del barril.
    b) la fuerza resultante sobre la tapa cuando reventó.
    c) el peso del agua en el tubo que provocó la ruptura de la tapa
.

El enunciado no lo dice, pero yo voy a revelar el secreto. Don Blas Pascal se tomó el vino del barril antes de hacer el experimento. Aún así, fue un éxito.

Fijate: el tubo vertical no está taponado en el fondo, o sea que hay una continuidad entre el agua dentro del tubo y el agua del barril. Por lo tanto la presión en el milímetro final del tubo es igual a la presión en el milímetro superior del barril (justo por debajo de la tapa). Ahí está la clave.

Repito: la presión manométrica que reventó la tapa del barril es la misma que hay en el extremo inferior del tubo a 12 metros de profundidad de su boca.

Consultemos al principio general de la hidrostática:

Δpr12m = γH2O . Δh12m

Donde γH2O es el peso específico del agua. Por elección mía (y arbitraria) voy a trabajar con la escala de presiones manométricas o relativas. La presión manométrica es aquella que tiene su cero en el aire que nos rodea (no 1 atm, sino 0 atm). De modo que valiendo 0 la presión en la boca del tubo, allá arriba, la diferencia es justamente la presión que estamos buscando.

pr12m = γH2O . Δh12m

Y tomando el cero de profundidades en su superficie libre (allá arriba) nos queda:

pr12m = 10.000 N/m³ . 12 m = 120.000 N/m²

 

 


 

 

pr12m = 120.000 Pa 

 
   

La fuerza en la tapa (de abajo hacia arriba) es igual a:

F = pr12m . A

F = 120.000 N/m². 0,12 m²

  don't forget

pr = F/A
 

F = 14.400 N

 
   

El peso de la columna de agua lo calculamos fácilmente:

PH2O = γH2O . VH2O

PH2O = γH2O . π r²h

PH2O = 10.000 N/m³ . 3,14 . (0,0031 m)² . 12 m

  No te olvides que peso específico, γ, es el cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen.
 

PH2O = 3,62 N

 
   
¡Sorprendente! ¡una fuerza de apenas 360 gramos destapa un barril, que si tuviérmos que hacerlo a manija nos costaría 1.500 kilos! No cabe duda de que -borracho o sobrio- el hombre descubrió un multiplicador de fuerzas recontraeficiente. De ahí a la prensa hidráulica hay apenas un breve paso.    

 

   

DESAFÍO: ¿Te animás a repetir los cálculos pero considerando ahora la presión barométrica o absoluta?

  Fluídos - Ricardo Cabrera
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización jun-11. Buenos Aires, Argentina.