Veamos la Primera Ley de Newton, que establece algo como: “La suma de las fuerzas que actúan sobre un sistema es igual a las sumas de las masas por las aceleraciones”. O, saciado en términos matemáticos, F = ma . (Me deshice de la suma aquí por simplicidad, así que considere esta parte del total, que podemos sumar)
Ahora, veamos 2 tanques, un tanque sellado y un tanque ventilado, y veamos cuál drena más rápido y por qué. Aquí hay un tanque sellado: (o dibujo de línea crumby de uno)
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Cuando el agua sale de este tanque, a través de la boquilla en el fondo, ejerce una fuerza sobre la burbuja de aire en la parte superior del tanque, que ejerce una fuerza sobre la salida del agua. Entonces, si la presión del aire exterior era de 1 Atm y el interior del tanque también era de 1 atm inicialmente, entonces cuando el agua intentaba caer, la presión del aire dentro del tanque sellado caería, creando un vacío. Este vacío resistiría el flujo de salida del agua, y el agua dejaría de vaciarse, si la boquilla fuera lo suficientemente estrecha, o el aire burbujearía en la boquilla y haría una acción de pegado, con la que la mayoría de la gente está familiarizada.
Si este mismo tanque tuviera aire a 2 atm, y la presión exterior fuera de 1 atm, el agua saldría rápidamente, hasta que la presión nuevamente se convirtiera en vacío. (Así es como funciona el cohete de agua de un niño)
Entonces, ¿qué pasa en el tanque ventilado?
Este es un tanque ventilado:
A medida que el agua cae, la presión atmosférica se mantiene en equilibrio entre el interior y el exterior del tanque. Como la gravedad aún actúa sobre el agua, esta fuerza está desequilibrada, por lo que la masa de agua, m, se mueve a la aceleración de la gravedad, g. A medida que cae, hay un ligero arrastre de fricción causado por el aire, así como un ligero arrastre de presión, que resiste la caída del agua, lo que puede hacer que el agua salga de las gotas, en lugar de permanecer en una corriente constante.
El aire también tiene fuerza de gravedad, y la molécula se empuja entre sí, soporta su masa circundante, y esto es lo que registramos como presión.
Esto es cierto para cualquier parte de la superficie de la Tierra u otro planeta. En la luna, como es un vacío, siempre que el agua no se congele ni hierva primero, el tanque se vaciará como un cohete con 1 atm de presión, pero no tendrá problemas para vaciarse con el vacío que se está creando, ya que El ambiente exterior es también un vacío. Por el contrario, en una estación espacial, en microgravedad, el agua tendría que estar presurizada, con algún tipo de vejiga para mantenerla en contacto, de modo que la presión pudiera ejercerse completamente sobre el agua.
Entonces, en la Tierra, el agua se vacía de un tanque debido a la gravedad, pero la presión puede ayudar o dificultar la velocidad.
