La presión

Superciencia. Número 82

Supermán no puede tomar refresco desde una altura superior a 10.3 m utilizando un popote porque violaría una de las leyes de la física.
JAPR

La presión es un concepto muy importante en nuestras vidas. Esta permite que la sangre bombeada por el corazón llegue a todas las células de nuestro cuerpo llevando oxígeno y nutrientes, y recogiendo de regreso desechos orgánicos y bióxido de carbono.

Cuando la grasa se acumula en las arterias se obstruye el paso de la sangre, originando que la presión sanguínea aumente, entonces se corre el riesgo de un ataque cardíaco. Esto lo puede explicar fácilmente el sencillo modelo matemático que establece la relación entre la presión, la fuerza y el área, de la siguiente manera: Presión es la fuerza total que actúa perpendicularmente sobre una superficie.

Siendo F la fuerza en newton (N).

A el área en metros cuadrados (m2)

P la presión en Newton por metro cuadrado ( ) que se llama pascal (Pa)

 

Las damas de la ilustración tienen una masa de 70 kg cada una, es decir, su peso es de 686 newtons sobre la superficie en que están paradas. La joven de la derecha calza zapatos de tacón mientras que la de la izquierda usa zapatos de piso. Como ambas están caminando sobre la arena, se observa que los tacones de la jovencita de la derecha se hunden más en la arena que los de la joven de la izquierda. Es que de acuerdo a  como en F, el peso es el mismo, si A (el área del tacón) es menor, la presión P aumenta.

Cuando la fuerza se aplica sobre un fluido (líquido o gas) esta ejerce una presión sobre todas las superficies a las que llegue el fluido. Es así como el corazón ejerce una fuerza sobre la sangre y esta ejerce una presión sobre las arterias y venas. Es importante que esta presión esté controlada ya que al salirse de sus límites normales pone en riesgo la vida de las personas.

La presión atmosférica se origina porque vivimos en el fondo de un “océano de aire” y como el aire tiene peso, entonces la presión atmosférica medida en pascales sería el peso (fuerza) de la columna de aire sobre un área determinada. Como la columna de aire es más alta a nivel del mar aquí se ejerce mayor presión, y a medida que se asciende a regiones más altas la columna de aire se hace más pequeña, y por lo tanto es menor la presión atmosférica.i Es importante aclarar que las capas atmosféricas varían con el clima originando variación en la presión atmosférica, pero este importante tema lo abordaremos en otra ocasión desde el punto de vista de la física.

El agua pura hierve a 100 grados Celsius (oC) al nivel del mar, en los lugares situados por encima del nivel del mar la presión atmosférica disminuye, por lo tanto, el agua hierve a menor temperatura. Por ejemplo, en la cima del Monte Everest que está a 8848 metros sobre el nivel del mar, el agua hierve a 70°C. Una anécdota que se cuenta entre alpinistas establece que el té hecho en la cima del Everest ¡sabe horrorosamente malo!

Debemos al italiano Evangelista Torricelli la medición de la presión atmosférica. Este físico llenó con mercurio un tubo de vidrio de 1.2 m de longitud, y lo invirtió sobre un plato; comprobó entonces que el mercurio no se escapaba, y observó que en el espacio existente por encima del mercurio (Hg) se creaba el vacío. Tras muchas observaciones concluyó que las variaciones en la altura de la columna de mercurio se deben a cambios en la presión atmosférica. El mercurio no se escapaba en su totalidad porque la presión atmosférica ejercía una fuerza sobre él y esta fuerza se transmitía a la columna de mercurio de 760mm sosteniéndola.

El experimento de Torricelli establece que la presión al nivel del mar es el peso de una columna de aire de una capa atmosférica y equivale a una columna de 760 mm de mercurio.ii Esto se nombra también como 1 atmósfera. Veamos las equivalencias en el siguiente cuadro.

760 mm de Hg = 1 atmósfera

760 mm de Hg = 1 atmósfera = 101300 Pascales

Otra unidad muy utilizada es el milibar

760 mm de Hg = 1 atmósfera= 101300 Pascales= 1013 milibares

Es importante clarificar bien los conceptos de presión atmosférica y presión manométrica, que trataremos en otra ocasión.

 

i (Páginas 24 y 25 del cuaderno citado)

ii La densidad absoluta del mercurio es 13.6 y la del agua es 1, por lo tanto, una columna de 760 mm de Hg ejerce una presión igual a la de una columna de agua de 10.3 metros de agua.

 

Referencias

Hecht, E. (1980). Física en Perspectiva. EUA:Addison Wesley Iberoamericana.

Pérez, J. A., Hurtado, J. A. y Salinas, J. A. (2013). Cuaderno de Prácticas de Laboratorio. Ciencias II. Física. Recuperado el 3 de diciembre de 2016 de https://coleccion.siaeducacion.org/node/2550