Trabajando con fluidos y fuerzas

Todos sabemos lo que es un fluido, pero no muchas veces conocemos como se comportan. Pues sobre esto ha consistido la clase de hoy, todo ello mostrado a través de sencillos experimentos con materiales que podemos tener al alcance de la mano. Entre estos experimentos hemos visto:

1. El famoso principio de Arquímedes: el empuje y el peso. Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
   

   Arquímedes y su famoso principio comprobado en la bañera.

    

2. El concepto de densidad: o lo que es lo mismo masa partido volumen.
   
3. La presión: que depende proporcionalmente a la fuerza e inversamente a la superficie. Por más que ponemos un globo encima de una cama de chinchetas, este no explota…
4. El principio de Pascal: la presión se propaga en todas las direcciones.
   
5. Ley de los Gases Ideales: la tan famosa ecuación PV=nRT.

Torricelli

Pero lo que más me llamó la atención fue el experimento de Torricelli. Este famoso físico y químico italiano fue el primero que logró medir la presión atmosférica a través de una columna de mercurio. El fundamento de su experimento consistió en llenar con mercurio un tubo de 100o mm de largo, darlo la vuelta sobre una cubeta llena del mismo elemento, observando con el mercurio contenido en el tubo de 1000 mm descendía hasta los 760 mm de altura, permaneciendo esta altura estática con el tiempo. Llegó a la conclusión que este cambio en la altura se debía a la acción de dos fuerzas, el peso ejercido por los átomos de mercurio y por la presión atmosférica, que permanecen en equilibrio. Con todo esto, posteriormente inventó el barómetro para medir la presión, y se estableció como unidad de presión los mmHg, siendo la equivalencia 760 mmHg 1 atm o 101325 Pa (SI). En este vídeo se puede ver de forma sencilla.

Experimento de Torricelli

Y que ocurriría si hiciéramos este experimento con agua. Pues muy sencillo, el agua (1g/cm3) al tener una densidad mucho menor a la del mercurio (13,6 g/cm3), la fuerza que ejerce el peso del agua sería muy pequeña, por lo que, para igualarse a la presión atmosférica, necesitaríamos un tubo bastante más largo, concretamente 13,6 veces más largo. Por lo que la altura estática que nos marcaría la presión atmosférica en mm de agua sería 10336 mm o 10,336 m. En conclusión en un tubo de 13,6 m, la altura del agua se quedaría estática a un poco más de 10,3 m y por tanto la experiencia resultaría más difícil de llevar a cabo por la infraestructura misma.

Nosotros con experimentos sencillos, podemos explicar lo que nos ocurre alrededor y hacer ver a nuestros alumnos como funciona el mundo que nos rodea y los instrumentos que tenemos cerca. Es misión cómo futuros docentes inculcar esta curiosidad por lo que nos rodea.