Hablemos de la magnitud física de la presión (Generalidades) / Un enfoque sencillo y didáctico

in StemSocial7 months ago

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En primer lugar mi saludo respetuoso para toda la comunidad académica y científica de Hive.blog, en esta oportunidad seguimos ampliando todo el conocimiento vinculado a nuestra maravillosa ciencia física, y como sabemos, su influencia en nuestro desarrollo como seres intelectuales ha sido esencial en toda nuestra nutrida historia, así que espero que les guste el tema planteado en esta oportunidad relacionada a la presión.

Introducción

Todo aquello que nos rodea de alguna u otra forma se encuentra influenciada por los efectos del fenómeno de la presión, esto es debido a que nos encontramos inmerso dentro de una mezcla de gas que envuelve nuestro hogar como lo es la Tierra, por lo tanto, nos estamos refiriendo al medio material o elástico que hemos denominado como aire, y el mismo constituido en su mayoría por esenciales elementos como el nitrógeno (N) y oxígeno (O), y un porcentaje muy bajo (1%) de otros gases como el argón (Ar) y el muy nombrado dióxido de carbono (CO2).

El aire como medio material o elástico constituye nuestra atmósfera y el mismo se sitúa alrededor de nuestro planeta debido a la atracción gravitacional ejercida por el núcleo terrestre, esta misma fuerza hace que el aire ejerza presión hacia cualquier partícula, cuerpo u objeto que se encuentre en la corteza de nuestro planeta Tierra y entre estos cuerpos nos encontramos nosotros, este fenómeno es el que denominado presión atmosférica.

De acuerdo a lo antes expresado ya nos relacionamos con unos de los tipos de presión como lo es la atmosférica, pero, también tenemos la presión manométrica y la absoluta, sin embargo, cuando analizamos un determinado sistema físico generalmente deseamos determinar la presión absoluta la cual nos es más que la suma de las dos anteriores presiones antes mencionadas, pero en esta primera entrega nos relacionaremos en términos generales con la conceptualización de presión, y para ello, realizaremos algunos experimentos caseros con la finalidad de poder ofrecer una adecuada didáctica a los atentos lectores, más adelante en otras entregas iremos profundizando a detalle sobre todo lo relacionado al maravilloso fenómeno de la presión y sus tipos, y además como influyen en nuestras vidas.

Magnitud física de la presión

Cuando hablamos de presión en muchos casos se nos viene a la mente varios tipos de situaciones, lo cierto es que siempre relacionamos este término con una acción que comprime o expande las paredes o entornos de ciertas cosas o cuerpos, es decir, cuando actúa determinada cantidad de fuerza en una, varias o en todas las direcciones posible, fuerza que puede ser aplicada por gases, líquidos, tanto de manera natural como artificial, y por nuestra propia entidad física.

Por lo tanto, de manera general podemos decir, que desde el punto de vista de la física, la presión (P) viene a ser aquella relación entre la cantidad de fuerza perpendicular que actúa sobre determinada área, y cuya fórmula la denotamos de la siguiente manera:

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De acuerdo a la anterior expresión claramente podemos notar que la magnitud física de la presión siempre será directamente proporcional a la cantidad de fuerza ejercida en determinado momento, pero, en relación a el área de aplicación, la presión resultará inversamente proporcional a dicha área en estudio, es decir, si mantenemos la misma área y elevamos la fuerza ejercida en esta (área), entonces, nuestra presión se incrementará, sin embargo, si la fuerza aplicada se mantiene constante e incrementamos el área nuestro valor de la presión disminuirá.

Las anteriores conceptualizaciones nos permitirán realizar varios ejemplos prácticos en donde podremos tanto observar como demostrar lo antes descrito, y de esta manera ir comprendiendo, que es la magnitud de la presión desde un enfoque general, y con ello mostraremos como al calcular la presión estaremos obteniendo el reparto de una fuerza la cual actúa sobre determinada área o superficie, existen varias unidades que podemos utilizar para medir dicha magnitud tanto en el sistema internacional (SI) como N/m2, (Pa) Pascales, atmósferas (atm), bar, milímetro de mercurio (mmhg), y otras en el sistema inglés (lb/ft2) libras sobre pie cuadrado o sobre pulgadas cuadrada (lb/in2) o psia, esto lo analizaremos a mayor detalle en la próxima entrega.

A continuación comenzaremos con algunos ejemplos cotidianos que cada uno de ustedes pueden realizar, y con ello, comprobar el principio elemental de conceptualización de la presión, por lo tanto, observen las imágenes de la siguiente experiencia.

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Experimento_Recipiente de aluminio_2.JPG

Experimento_Recipiente de aluminio_3.JPG

Experimento_Recipiente de aluminio_4.JPG

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En las anteriores imágenes pudimos ser testigos del efecto de la presión ejercida por el aire al hacer colapsar las paredes de nuestro recipiente de aluminio el cual contenía agua que al evaporarse con el calor suministrado se fue expandiendo dentro del recipiente hasta lograr sacar el aire que estaba dentro, y luego al someter dicho vapor al cambio brusco de temperatura este volvió a su estado líquido a gran velocidad sin dar chance a retomar el aire dentro del recipiente y esto permitió que el aire externo colapsara desde afuera las paredes de dicho recipiente sometido a dicho experimento.

Otro ejemplo a considerar seria dos calzados femeninos uno con taco delgado y otro grueso y esto lo podrán observar en las siguientes imágenes de dicha experiencia práctica.

Experimento_Tacones de zapatos_1.JPG

Experimento_Tacones de zapatos_2.JPG

Experimento_Tacones de zapatos_3.JPG

Experimento_Tacones de zapatos_4.JPG

En las anteriores imágenes pudimos comprobar lo expresado en el análisis de la fórmula de la presión, en donde, dicha magnitud es directamente proporcional a la cantidad de fuerza ejercida, pero, inversamente proporcional al área en la cual se aplica determinada fuerza, por ejemplo, al aplicar cierta fuerza sobre el calzado de tacón delgado fácilmente este se incrustó en el trozo de anime, sin embargo, al aplicarle la misma e inclusive mayor cantidad de fuerza al área del tacón grueso no ocurrió lo mismo.

Lo antes expresado nos llevó a demostrar que mientras menor sea el área a aplicar cierta fuerza se ejercerá mayor presión en dicha área, pero, todo lo contrario ocurre cuando el área de aplicación se incrementa, tal y como sucedió en el ejemplo de los calzados femeninos, otro ejemplo de igual similitud lo encontramos al clavar un clavo de punta, en este caso es muy fácil hacerlo, pero, todo lo contrario sería hacerlo con el clavo invertido de punta.

Conclusión

A cualquier parte donde nos encontremos siempre estará presenta la magnitud física de la presión, y sobre todo en nuestra propia entidad física, nuestra principal intención es ir desarrollando contenidos lo más didácticamente posible para que cualquier persona pueda comprender el efecto de tan importante e influyente magnitud física en nuestras vidas.

En esta ocasión realizamos análisis de manera generalizada de la presión, en otras entregas iremos profundizando en el tema y la idea es ir paso a paso ya que existen gran cantidad de experiencias práctica que podemos realizar entre todos nosotros, y con ello demostrar que de igual forma ustedes pueden llegar a realizar en sus hogares y lograr un mayor entendimiento.

La ciencia física nos ha permitido interpretar todo aquello que nos rodea, pienso que con la finalidad de esparcir dichos conocimientos y resaltar el enorme trabajo realizado desde el maravilloso campo de la ciencia, y que además, dicho campo nos ha brindado una mejor calidad de vida a través de la puesta en práctica del campo de la tecnología, y hasta ahora hemos demostrado que a través de toda nuestra historia la ciencia nos ha permitido la evolución con la cual contamos hoy.

Hasta otra oportunidad mis apreciados lectores de Hive, en especial a los miembros de la gran comunidad de #STEM-Espanol, los cuales reciben el apoyo de otras grandes comunidades como los son #stemsocial y #curie, por lo cual recomiendo ampliamente formar parte de este hermoso proyecto, ya que resalta la excelente labor de la academia y el gran trabajo de todo el campo científico.

Nota: Todas las imágenes son de mi autoría y fueron captada con la cámara fotográfica del teléfono celular Samsung Galaxy J2 Pro, el gif animado fue elaborado con la aplicación de PhotoScape.

Referencias Bibliográficas consultadas y recomendadas

[1]Física, presión

[2]Conceptos básicos y definiciones

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Gracias por el valioso apoyo @ramonycajal e igualmente mis agradecimiento a toda la familia de @Cervantes. Saludos.

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Gracias por el valioso apoyo querida comunidad. Saludos.

Hola @rbalzan79 el enfoque experimental respecto a la magnitud de presión lo logras magistralmente sin perder de vista la formalidad per se. Gracias por tan valiosa información.