FÍSICA
Proyecto de Hidráulica
A manera de síntesis, el siguiente
trabajo busca incorporar el concepto de la Hidráulica (Principio de Pascal) a
algún elemento en el cual tenga una utilidad. En este caso, se eligió para
hacer un puente que se pueda levantar dividiéndose en dos partes, de manera de
poder abrir paso a barcos de gran envergadura, haciendo de los ríos que
atraviesan alguna ciudad un medio de transporte para los barcos, y convirtiendo
así también a estas ciudades en puertos, mejorando así las condiciones de esta.
La interrogante que motiva el siguiente trabajo es: ¿qué aplicación
tiene el principio de Pascal en los puentes?, y mas específicamente, ¿cómo
construir un puente que se levante sin tener que recurrir a la mecánica.
Como hipótesis se afirmó que la manera de construirlo sería
a través de la hidráulica, ya que ocupando primero una pequeña superficie y
luego una mayor, la fuerza se amplificaría, de manera que sería factible
aplicarlo, ya que fácilmente podría levantar el puente y hacerlo retornar a su
posición original.
En varias ciudades del mundo existen este tipo de puentes, y
por lo mismo se ve una gran utilidad del principio de Pascal, porque aplicando
pequeñas fuerzas iniciales podemos amplificar la fuerza hasta lograr obtener la
que nos sirve a nosotros, una tan grande como para levantar piezas de metal de
un gran tamaño real y de un peso de varias toneladas.
Desarrollo
Como se dijo anteriormente, el proyecto
está basado en lo que constituye el Principio de Pascal, el cual enuncia lo
siguiente:
“ los líquidos
transmiten en todas las direcciones y con la misma intensidad las presiones que
se ejercen en una determinada zona de ellos”.
Ocupando este
afirmación como base se le encontró una aplicación en lo que conocemos como la prensa hidráulica.
Esta consiste en dos émbolos de distinto tamaño que están en
contacto con un líquido cualquiera, y están unidos por una manguera u otra
estructura. Al hacer fuerza contra el
émbolo uno la presión que se crea se transmite a través del líquido, haciendo
que el émbolo grande ascienda.
Las presiones en cada uno de los émbolos serán de:
P1 =
F1 P2
= F2
Donde:
§
P es la presión
ejercida por la fuerza, expresada en pascales (Pa)
§
F es la fuerza
ejercida , expresada en Newton (N)
§
S es la
superficie sobre la que se ejerce la fuerza, expresada en metros cuadrados (m2)
En un principio esto no puede parecer
tan útil, pero si sabemos que la presión es igual en la transmisión del
líquido, entonces si en el émbolo 2 la superficie aumenta la FUERZA se
amplifica para poder mantener la presión, obteniendo así fuerzas mucho mayores a las que fueron aplicadas inicialmente.
FUERZA: se define por fuerza todo aquello que
cambia el estado de movimiento reposo en un cuerpo.
PRESION: la magnitud presión se define como el
cuociente entre la fuerza ejercida y la superficie sobre la cual la fuerza fue
ejercida. No es el mismo efecto cuando apretamos un pedazo de plasticina con la
palma de la mano que cuando lo apretamos con un solo dedo, mientras mas
superficie la presión es mayor.
En nuestro caso, los elementos de la ecuación serían los
siguientes:
1 Newton x
Newton
= Presión constante=127,38 pascales.
Por lo cual la fuerza resultante sería de 4 Newton, viéndose así un aumento de la
fuerza inicial. La presión, que en ambos casos es igual, es de 127,38 pascales,
aprox.
Se ha puesto como fuerza inicial 1 Newton, ya que no se
contaban con los implementos para medir la fuerza, pero las cifras son para
demostrar el aumento en la fuerza que hace que se puedan levantar las partes
del puente. Las cifras nos indican que la fuerza a
aumentado 4 veces.
§
CONSTRUCCION
Primero se construyeron las bases que constituyen el soporte
de las partes del puente. Luego se construyo el puente dividido en dos, de
manera de poder levantarlo en dos partes iguales para que pase un barco, sea de
la envergadura que sea.
Luego unimos ambas partes, base y puente, de manera que el
puente se pudiera flectar y así poder subir y bajar con facilidad.
Finalmente, construimos la parte
hidráulica del proyecto. Con jeringas de 10 y 20 ml, unidas por mangueras y
llenas con agua y con la mínima cantidad
posible de agua, hicimos la parte hidráulica, que luego fue ubicada bajo las
dos parte del puente, para que lo levantaran.
CONCLUSIONES
Como conclusión del trabajo se puede
rescatar que el principio de Pascal es una alternativa muy viable para una gran
cantidad de actividades, ya que es un sistema que permite regular fuerza y
obtener de pequeñas fuerzas iniciales un rendimiento mucho mayor. Es una
alternativa muy ocupada hoy en día, ya que incluso se integra en la
construcción de autos, en grúas y otras cosas.
La interrogante que fue planteada al
principio del proyecto fue contestada y avalada por los puntos anteriormente
descritos, ya que la hidráulica si tiene una aplicación en la construcción de
puentes, aplicando pequeñas fuerzas que luego son amplificadas.
El objetivo del proyecto fue cumplido,
ya que le encontramos una aplicación y la llevamos a cabo a través de la
construcción de un puente que se divide en dos para abrir paso a un barco.
En el principio de Pascal, la presión
se mantiene constante, pero lo que cambia es la fuerza, ya que puede ser
amplificada o disminuida según la superficie sobre la cual se aplique esta. Y
como en todo el aparato hay una misma presión, entonces si aplicamos esta
presión en superficies reducidas, luego la fuerza se hace mayor en superficies mas grandes.