¡Video!

A continuación un video en el que pueden observar un poco la acción de la presión atmosférica restituyendo con aire, el vacío parcial dentro del planeta Tierra.

¿Es verdad que soportamos una presión de diez mil kilos por metro cuadrado?

Parece mentira pero es verdad. Si pintáramos en el suelo un cuadrado de un metro de lado y pesáramos todo el aire que está encima de él resultaría ser el mismo que si pusiéramos diez metro de agua de altura. Es decir, todo el aire contenido en un metro de base pesa lo mismo que la contenida de agua con diez metro de altura (diez metros cúbicos). Como cada metro cúbico de agua pesa 1000 kg (1 T), resulta que la presión ejercida (peso en un metro cuadrado) es de 10 000 kg (kp). Esta es la presión que soportamos por estar inmerso en el fondo de un mar de aire. El traje que los astronautas llevan a la Luna no es, como mucha gente piensa, para poder respirar, para ello bastaría una bombona de las que utiliza los submarinistas, este traje tiene que llevar la presión atmosférica de la Tierra dentro de él. Debe soportar, por lo tanto, una fuerza hacia fuera de igual valor que la expuesta. Nosotros mismo tenemos interiormente esa misma presión, sino sucumbiríamos al peso de nuestro aire.

¿En qué parte del cuerpo actúa el empuje?

Como ya hemos explicado, el empuje es la fuerza que todo fluido ejerce sobre un cuerpo cuando éste se sumerge en él. Su valor es el peso de fluido desalojado. ¿Dónde actúa dicha fuerza?. Si la parte sumergida la llenáramos de fluido, el cuerpo formado (imaginariamente) tendría un centro de gravedad. Ese es el punto de aplicación del empuje. Nótese que no tiene por qué coincidir con el centro de gravedad del cuerpo real. Imaginemos una esfera con la mitad superior de madera y la inferior de plomo. El centro de gravedad del cuerpo estaría en el interior de la zona de plomo mientras que el centro de empuje estaría en el centro de la esfera. Esto es importante a la hora de construir los barcos, pues si el centro de gravedad estuviera por encima del centro de empuje, cualquier ola haría volcar el barco. Si, por el contrario, está por debajo, ambas fuerzas, empuje y peso, crearían un par de fuerzas restauradoras que enderezaría la nave. Por esta razón se ha de procurar que los motores, carga, etc. (partes pesadas del barco) estén lo más bajo posible.

¿Es verdad que los océanos Atlántico y Pacífico tienen distinto nivel?

Mucha gente cree que el Canal de Panamá se construyó con exclusas que habían de llenarse para ir subiendo a los barcos. Éstas se necesitaban porque se quería aprovechar un gran lago que hay en el centro del istmo, y cuya altura está por encima del nivel del mar. Luego hay que utilizar las exclusas para bajar los barcos, en el otro lado del canal. Esto no quiere decir que todos los océanos tengan el mismo nivel, pues respecto a qué medimos las alturas de las aguas. Respecto del fondo marino es evidente que no todos tienen la misma profundidad. Respecto al centro de la Tierra, tampoco, porque la Tierra está achatada por los polos y, además, está el tema de las mareas (influencia de la Luna sobre la masa de agua terrestre).

¿Si se fundiese el hielo del casquete polar norte, subiría el nivel de las aguas de los océanos?

Si tomas un vaso con un cubito de hielo y lo llenas de agua hasta el filo, observarás que un trozo del cubo queda fuera del agua (10 % aproximadamente). Cuando se derrita ¿bozará el vaso?. Imaginemos que cortamos la parte del hielo que sobresale y mantenemos la parte sumergida a ras de la superficie del agua. Al fundirse el hielo (que desaloja líquido), es decir, al aumentar la temperatura por encima del punto de fusión, el volumen disminuye, dejando libre parte del espacio que antes ocupaba. El volumen de ese espacio libre es exactamente igual al que ocupará el hielo sobrante (trozo que no estaba sumergido) en estado líquido. Por tanto no se derramará agua. Este elemento es uno de los pocos que disminuye de volumen al aumentar su temperatura (entre 0º y 4º C). Es lo mismo decir que aumenta su densidad. El hielo (que es agua sólida) flota en agua líquida porque su densidad es menor. Es por tanto poco probable que suba el nivel de los océanos si se fundiera el hielo del polo Norte geográfico (podría ocurrir por otras causas). Cosa distinta pasaría si fuese el hielo del polo Sur el que se licuase. En este caso, dicho hielo está situado sobre una plataforma continental, fuera del mar. Si éste se fundiera , caería al océano, aumentando la cantidad de agua de éste, y subiendo el nivel.

La corona de oro

Érase una vez un Rey que sospechaba de su joyero. Pensaba que cuando le entregaba oro para hacer una corona maciza, éste le cambiaba parte del oro por otro metal y en la misma cantidad (mismo peso). De esta forma cuando se comparaba la masa de la corona y la del oro entregado coincidían. Pero el Rey sospechaba . Llamó al consejero científico para ver cómo podían "pescarle". Después de un tiempo, el científico, dio con la solución. Si cambiaba 50 g de oro por 50 g de cobre (por ejemplo), ambos pesan lo mismo pero no tienen el mismo volumen (imagínese, como caso extremo, cambiar 1 kg de oro por 1 kg de paja). Era fácil detectar el fraude. Se comprobaría, no sólo el peso del oro entregado, sino también su volumen. Al recoger la corona se repetiría la operación con ésta. El peso sería el mismo pero el volumen no. Para medir el volumen de un cuerpo irregular (macizo) basta con introducirlo en un recipiente lleno de agua y ver la cantidad de ésta que desaloja. ¡Eureka!

Marco teórico

El término hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Los
fluidos son substancias, idealizadamente un continuo de masa, donde su forma
puede cambiar fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas
pequeñas. Son fluidos tanto los líquidos como los gases. Si se analizan las
fuerzas que pueden actuar sobre una porción de fluido, ellas son de dos tipos:
causada por agentes exteriores, típicamente el peso de él, y las causadas por el
fluido que está en su exterior mediante contacto. Es conveniente distinguir la
parte de esa última fuerza que actúa normal a la superficie, llamadas fuerzas
debidas a la presión, de las fuerzas tangenciales o de viscosidad. Estas fuerzas
tangenciales actuando sobre la superficie del elemento de fluido, no pueden ser
equilibradas por fuerzas interiores, de modo que ellas causan escurrimiento
del fluido. Si nos limitamos a fluidos en reposo, las fuerzas tangenciales no
pueden existir. Ellas son relevantes en los casos donde los fluidos no están
en equilibrio, tema que no será tratado aquí.

Bienvenidos a HIDROSTATICA

En este blog se comentarán cosas de interés acerca de la inmensidad de conocimiento que se tiene hasta la fecha sobre los temas que ocupan la Hidrostática como método de explicación lógica. De igual manera se buscará profundizar en el ámbito curioso del mismo tópico.
Sin nada más qué decir por el momento, se les desea una cordial bienvenida a su sitio Hidrostática. Se publicarán espacios para dar comentarios generales así como también pueden escribir sus inquietudes en cada post (en relación a los comentarios).
Saludos cordiales.