Principio de Pascal: multiplicación de fuerzas hidráulicas
1 · Predecir
Un elevador hidráulico tiene un pistón de entrada pequeño y un pistón de salida mucho más grande, conectados por un fluido sellado. Si empujas el pistón pequeño, ¿por qué el pistón grande levanta una carga mucho más pesada?
- La fuerza de salida es igual a la fuerza de entrada sin importar el tamaño del pistón.
- La fuerza de salida es menor porque el fluido absorbe parte del empuje.
- La fuerza de salida se multiplica en proporción a cuánto mayor es el área del pistón de salida.
2 · Configurar
- Abra el preajuste fluido-pascal y presione Restablecer. Dos pistones conectados de diferentes áreas comparten un fluido sellado e incompresible.
- Habilite las lecturas de presión y fuerza de entrada/salida.
- Establezca el área del pistón de entrada, el área del pistón de salida y la fuerza de entrada para cada prueba y registre la lectura de la fuerza de salida.
3 · Recopilar Datos
| Área del pistón de entrada A₁ (m²) | Área del pistón de salida A₂ (m²) | Fuerza de entrada F₁ (N) | Fuerza de salida F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Grafique la fuerza de salida F₂ (eje y) frente a la relación de área A₂/A₁ (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule F₂ = F₁ · (A₂/A₁) y compárelo con la lectura.
- El principio de Pascal dice que la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite por igual a todas partes. Utilice P = F/A en ambos pistones para explicar por qué F₂/F₁ debe ser igual a A₂/A₁.
5 · Ampliar
- Un gato hidráulico para automóvil utiliza un pequeño pistón de bomba manual para levantar un automóvil completo. Utilizando sus datos, explica aproximadamente cuánto mayor debe ser el área del pistón de salida del gato que el área del pistón de entrada, en relación con la fuerza que puedes aplicar con la mano y el peso del automóvil.
- Si el pistón de salida levanta una carga con 10× la fuerza de entrada, ¿qué distancia se mueve el pistón de salida en comparación con la distancia que empuja el pistón de entrada? (Pista: piense en la conservación del volumen de líquido).