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

 

desesperado

 
FIS 12)* El tubo de la figura está cerrado por el extremo de la ampolla y abierto en el otro, y tiene mercurio alojado en las dos asas inferiores. Los números indican las alturas en milímetros. Si la presión atmosférica es de 760 mmHg y se desprecian las diferencias de presión con la altura en los cuerpos gaseosos ¿cuánto vale la presión en el interior de la ampolla del extremo cerrado? Fluídos - Ricardo Cabrera

No desaproveches este ejercicio porque es de muy buena calidad didáctica. Lógicamente, se trata de utilizar el principio general de la hidrostática (Δpr = ρ g Δy). Es tan sencillo que se puede resolver mentalmente guardando los valores intermedios en la memoria. Sin embargo hay varios conceptos fundamentales que, sin experiencia, se te pueden escapar. Prestá atención.

Rehice y agrandé la figura para que podamos trabajar más cómodamente. Además le puse nombres a varios puntos a los que voy a tener que referirme, así no te perdés.

   
Fluídos - Ricardo Cabrera

Empecemos con el punto A. Esa superficie de mercurio que está en contacto con la atmósfera tiene la presión que ella le ejerce:

prA = 760 mmHg

Las paredes del tubo vertical no tienen cómo afectar ese valor. Vamos ahora al punto B. Verás que lo elegí justo en el mismo nivel que A para tener un valor de referencia en esa rama del tubo. Como entre A y B no hay diferencia de profundidad, ambos se hallan al mismo nivel dentro de un mismo líquido: sus presiones deben ser iguales.

prB = 760 mmHg

   

Ahora vamos a ocuparnos de C. En esa columna de mercurio que va desde C hasta B, la presión varía con la profundidad, siendo la presión de C menor que la de B. ¿Cuánto menor? Fácil: 150 mmHg menos que la presión de B. Esta vez te lo explico, pero la próxima, no. La diferencia de profundidad entre C y B son 150 mm, ¿de acuerdo? El principio general dice:

ΔprBC = ρ g ΔyBC

ΔprBC = 13.600 kg/m3 9,8 m/s2 0,150 m

ΔprBC = 19.992 Pa = 150 mmHg    !!!!!!!!

prC = prB 150 mmHg = 760 mmHg 150 mmHg

prC = 610 mmHg

Supongo que aprendiste la moraleja: las diferencias de presión dentro del propio mercurio se pueden conocer directamente -en mmHg- midiendo la profundidad en mm.

Ahora vamos al punto D. La diferencia de presión debida a la altura en el gas encerrado en la segunda rama (que te coloreé de celeste) hay que despreciarla. La densidad de los gases es tan, pero tan pequeña que la diferencia de presión es insignificante en esta escala menor que 1 metro. Luego, la presión del punto D debe ser igual a la de C.

prD = 610 mmHg

Ahora se repite la historia que te conté en el asa anterior. El punto E se halla en el mismo nivel que D, por lo tanto:

prE = 610 mmHg

Tal vez me objetes que el punto E también se halla en el mismo nivel que B y que A, cuya presión es diferente. Lo tuyo es muy de mala onda... te odio. Que se halle al mismo nivel, en este caso no indica nada, pues son cuerpos de mercurio diferentes. No me hagas perder el tiempo... vamos al punto F. Esta superficie tiene que tener una presión menor que la del punto E, ya que se halla en la misma columna de mercurio, pero a menor profundidad. La diferencia de altura entre ambos es de 50 mm, por lo tanto su presión debe ser 50 mmHg menor que la que posee E.

 

 

 

 

prF = 560 mmHg  
   

La presión del punto F no es otra que la del gas de la ampolla (que coloreé en amarillo) ya que, como discutimos antes, su presión es uniforme.

   

 

  Fluídos - Ricardo Cabrera
   

DESAFÍO: Sólo para hacer mentalmente: ¿cuánto vale la presión en el fondo de las asas?

 
   
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