11.2 – Presión en un fluido y principio de Pascal

Hola y bienvenido al Proyecto Gustavo. Este es el Podcast Física 1.

Tema 11. Fluidos. Apartado 2. Presión en un fluido.

Principio de Pascal. Supongamos que sumergimos un cuerpo en un fluido. La acción de las partículas del fluido se podría estudiar como un conjunto de colisiones entre estas y el objeto. Resulta algo difícil de estudiar, aunque se hace con facilidad en el caso de un recipiente lleno de gas, pero tampoco es que nos importe lo que pasa a nivel microscópico.

Si nos olvidamos de lo que pasa a ese nivel y vemos las cosas desde lejos, lo que apreciamos es que el efecto de todas esas colisiones se traduce en una fuerza que hacen perpendicularmente sobre cualquier superficie del cuerpo, y también sobre las paredes del recipiente que contiene el fluido. Podemos relacionar esa fuerza con la superficie sobre la que se ejerce, por medio de la presión, que no es más que la fuerza que se hace perpendicularmente a la superficie dividida por el valor de esa superficie.

La presión va a ser un concepto muy importante en mecánica de fluidos, y la vamos a usar muchísimo. Tiene dimensiones de fuerza dividida por superficie. En el sistema internacional, la unidad es el newton dividido por metro cuadrado, que recibe el nombre de pascal.

Siempre que manejemos el sistema internacional, con sus kilogramos, metros y segundos, la presión vendrá indicada en pascales. En el sistema CGS, el que utiliza centímetros, gramos y segundos, la unidad es la dina por centímetro cuadrado, que se llama varia. No es que se use mucho, la menciono por si te la encuentras por ahí. Hay otras unidades que se utilizan con mayor o menor frecuencia.

En primer lugar está la atmósfera, que es igual a la presión que hace toda la columna de aire que hay sobre nosotros. Como depende de muchos factores, se suele tomar la atmósfera estándar como igual a 101.325 pascales. Luego tenemos el var, que es igual a 100.000 pascales, lo que lo hace solo un poco más pequeño que la atmósfera.

Ambas unidades se usan mucho, pero en los informes meteorológicos resultan incómodas, ya que darían cantidades cercanas a la unidad y con varios decimales, lo que no sería cómodo de usar. Imagínate al presentador del tiempo diciendo que en tal sitio la presión es de 1,0345 bares, pero que por la tarde descenderá hasta los 1,0312. A los humanos nos resulta difícil ver qué cantidad es más grande o en cuánto ha cambiado, así que, por comodidad, los meteorólogos echan mano de múltiplos y submúltiplos.

Antiguamente utilizaban el milibar, la milésima parte de un bar. De ese modo, los valores de presión atmosférica eran del orden de 900 o 1000 milibares, lo que resulta más cómodo. El milibar sigue en vigor, pero con otro nombre. Resulta que el bar estrictamente no es una unidad del sistema internacional. Afortunadamente tenemos el pascal, que sí lo es. Un milibar es igual a 100 pascales, o lo que es lo mismo, un hectopascal. De ese modo, la atmósfera estándar es de 1.1325 hectopascales.

Hay una unidad que, aunque no sea del sistema internacional, se ha utilizado mucho a lo largo de la historia, y puede que te la encuentres en libros o artículos antiguos. Se trata del milímetro de mercurio. Se define de tal forma que una columna de mercurio de 760 milímetros de altura produce en su base una presión igual a 1 atmósfera. Así se tiene la relación de 1 atmósfera igual a 760 milímetros de mercurio. En realidad el nombre está mal escogido, ya que el milímetro es unidad de longitud, pero aquí se usa para medir presiones, y eso puede resultar confuso.

Deberíamos haber dicho presión igual a la de una columna de mercurio de 1 milímetro, pero como es muy largo, esa unidad de presión se denomina TOR. Eso significa que 1 atmósfera es igual a 760 TOR, de modo que un TOR es igual a unos 133,3 pascales. Esta unidad era muy cómoda cuando los barómetros se basaban en una columna de mercurio, porque no tenías más que medir la altura de esa columna y directamente tenían la presión. Ahora apenas se usa, pero todavía hay barómetros que miden en milímetros de mercurio. En mi laboratorio de prácticas todavía tenemos uno, y da perfectamente bien la presión en milímetros de mercurio o en milibares. Los milímetros de mercurio