Principis de la Pressió i la Hidrostàtica: Fórmules i Aplicacions

1. Definició de Pressió

La pressió és la raó entre la força i la superfície sobre la qual aquesta s’aplica.

Unitats de Pressió

Les unitats de pressió habituals inclouen:

• Quilopond per centímetre quadrat (kp/cm² - *corregint la notació original*)
• Atmosfera (atm)
• Bar (bar)
• Mil·límetre de mercuri (mmHg)
• Pascal (Pa = N/m²)

2. Pressió en Fluids

La pressió a l’interior d’un fluid genera forces que actuen perpendicularment a les superfícies de contacte.

Pressió Hidrostàtica

Anomenem pressió hidrostàtica la pressió que exerceix un fluid en repòs al seu interior.

Fórmula: P = d · g · h (on d és la densitat, g l'acceleració de la gravetat i h l'altura).

Propietats de la Pressió Hidrostàtica

Dos punts que es troben submergits en un fluid a la mateixa altura estan sotmesos a la mateixa pressió.

3. Vasos Comunicants i Aplicacions

Els vasos comunicants són un conjunt de recipients que estan comunicats entre si. Si aboquem un líquid per algun dels vasos, el líquid es redistribueix fins que té el mateix nivell en tots, sigui quina sigui la forma o la capacitat del recipient.

Aplicacions Pràctiques

• Per saber el nivell del líquid que hi ha en un dipòsit opac, podem connectar a la base un tub estret i transparent. El nivell de líquid en aquest tub és el mateix que el del líquid del dipòsit.
• Si col·loquem un dipòsit d’aigua a més altitud que els edificis, aconseguim que l’aigua circuli per les canonades i surti quan obrim l’aixeta de casa. L’aigua flueix del punt en què la pressió és més alta al punt en què és més baixa.
• El sifó hidràulic és un dispositiu que consisteix en un tub amb forma de U invertida. Condueix líquid d’un dipòsit a l’altre fins que els nivells dels dos recipients estiguin igualats. El tub sempre ha d’estar ple de líquid.

4. Pressió Atmosfèrica

Anomenem pressió atmosfèrica la pressió que exerceix l’atmosfera sobre un cos que hi està immers. El seu valor depèn de l’altura del cos sobre el nivell del mar i de la temperatura.

Experiments per Comprovar-ho

• Posa aigua en un got, tapa’l bé amb una cartolina i gira’l de cap per avall: la pressió atmosfèrica impedeix que la cartolina caigui i l’aigua es manté dins del got.
• Tira aigua en una cubeta, omple un got i gira’l de cap per avall. Aixeca’l sense que les vores surtin de l’aigua. La pressió atmosfèrica impedeix que l’aigua surti del got cap a la cubeta.
• Col·loca la ventosa contra una paret llisa i empeny perquè en surti l’aire: la pressió atmosfèrica impedeix que la ventosa es desenganxi i caigui.
• Quan xucles per la palleta, desapareix l’aire que hi havia a dins i el refresc puja. La pressió atmosfèrica actua sobre el refresc, l’empeny i el fa pujar per la palleta.

5. Unitats i Instruments de Mesura

Una atmosfera (atm) és la pressió que exerceix l’atmosfera al nivell del mar a 0 ºC. És equivalent a la pressió que exerceix una columna de mercuri de 760 mm d’altura.

• Manòmetre: Aparell que es fa servir per mesurar la pressió dels gasos.
• Baròmetre: Aparell que es fa servir per mesurar la pressió atmosfèrica.

6. Principis Fonamentals

Principi de Pascal

La pressió exercida en un punt d’un fluid incompressible es transmet íntegrament i en totes direccions a tots els punts del fluid.

Fórmula: F₁/S₁ = F₂/S₂

Principi d’Arquimedes

Tot cos submergit en un fluid experimenta un empenyiment vertical i cap amunt igual al pes del fluid desallotjat.