¿Cómo ejercen presión los fluidos?

Se me ocurren dos mecanismos.

El primero es similar a cómo los sólidos ejercen presión, como resistencia contra alguna fuerza. Un teléfono sentado sobre una mesa ejerce presión sobre la mesa, porque la mesa tiene que empujar el teléfono para oponerse a la gravedad, y esto hace que el teléfono empuje la mesa hacia atrás. El agua en un vaso ejerce presión sobre la superficie inferior por la misma razón, al igual que el viento en un árbol.

El segundo es exclusivo de la presión de los fluidos debido al movimiento aleatorio de las moléculas. Los fluidos son colecciones de muchas moléculas que no están unidas. Las moléculas pueden moverse en relación con otras moléculas a su alrededor. Si vierte agua sobre una mesa, el agua se extiende porque este movimiento aleatorio hace que las moléculas se separen. Sin embargo, si pones el agua en un vaso de precipitados, las paredes laterales del vaso de precipitados no permiten que las moléculas se separen, siempre que una molécula que se aleja del resto se encuentra con una pared, la pared empuja las moléculas hacia el centrar. La pared ejerce una fuerza sobre las moléculas, y la tercera ley de Newton nos dice que las moléculas también ejercen una fuerza sobre la pared. Y la presión es simplemente la fuerza promedio sobre un área unitaria de la pared.

Los fluidos están hechos de una gran cantidad de partículas muy pequeñas, demasiado pequeñas para ver. Estas partículas están en constante movimiento rápido. Se topan el uno con el otro. Chocan contra las paredes de cualquier contenedor que los sostenga. Chocan contra objetos en el fluido. Cuando las partículas de un fluido chocan contra un objeto en el fluido, aplican fuerzas al objeto. Las fuerzas, que actúan sobre la superficie del objeto, ejercen presión sobre el objeto. Cuando aumenta la presión en un fluido, las partículas se juntan con mayor frecuencia. Esto aumenta la presión sobre los objetos en el fluido. La presión que ejerce un fluido sobre un objeto en el fluido se aplica en todas las direcciones. Esto se debe a que las partículas que forman el fluido pueden moverse en cualquier dirección. Estas partículas ejercen fuerzas cuando chocan con objetos en el fluido.

La imagen muestra cómo el agua ejerce presión sobre un buzo que está bajo el agua. Observe que las flechas apuntan en diferentes direcciones. Esto se debe a que el agua está presionando a todo el buzo, no solo desde arriba.

Las moléculas de agua que se mueven aleatoriamente chocan con un buzo. La fuerza neta de las muchas colisiones produce la presión sobre el buzo.

Hay dos tipos de fluidos, es decir, aire y agua. Ejercen presión más o menos de la misma manera al golpear los lados del recipiente. La presión en los gases se ve afectada por la temperatura y el volumen.

La presión en los fluidos se ve afectada por tres cosas principales: la densidad, la altura de la columna de líquido y la fuerza de la gravedad.

Comenzando con la gravedad, cuanta más gravedad haya, más presión habrá. Lo que significa que la presión en la luna será menor que la presión en la tierra y en Júpiter es aún mayor.

La densidad afecta la masa del agua por unidad de volumen, lo que a su vez afecta la masa del líquido.

La altura de la columna de líquido afecta la cantidad de líquido por encima del punto en cuestión. Cuanto mayor sea la columna de líquido, mayor será la masa de agua por encima del punto en cuestión.

Primero notamos que la presión en un líquido se transmite en todas las direcciones.

Entonces que muchos líquidos son bastante densos. El agua pesa 1 tonelada por metro cúbico. O para decirlo de otra manera, una columna de agua de aproximadamente 33 pies de altura (cualquier diámetro) ejercerá presión en el fondo de 1 atmósfera (14.7 psi).

Entonces, si desciendes a 33 pies en el agua, sientes una presión sobre ti de 2 x 14.7 psi, desde el agua de arriba y la atmósfera por encima de eso.

Intenta ponerte en la boca un tubo de, digamos, 3 pies de largo y un diámetro lo suficientemente grande como para que puedas respirar cómodamente. Luego sumérjase bajo el agua y vea hasta dónde puede llegar antes de que sea demasiado difícil respirar. Esa es la presión del agua sobre tu pecho.

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