Entendiendo el Principio de Pascal y algunas de sus aplicaciones ¡sin usar ecuaciones!

Antes de hablarles del Teorema de Pascal y la Prensa Hidráulica, mis estimados Steemians-Lectores, es necesario que todos ustedes tengan claro el concepto básico de Presión. Recuerden todos, así como les recuerdo constantemente a mis queridas víctimas (como llamo cariñosamente a mis estudiantes en general), siempre hay que tener bien claros los conceptos básicos para así poder entender la teorías más complejas donde los mismos estén involucrados.

Es importante tener presente aquí que, extrictamente hablando, el área es la medida numérica del tamaño de la superficie (en la gran mayoría de los textos suelen denominarlas de forma indistinta). Por la anterior definición, mis Steemians-Lectores, es fácil darse cuenta que:

1. La presión es directamente proporcional a la fuerza: esto quiere decir que (manteniendo constante el área de la superficie) si la fuerza aumenta, entonces la presión presión aumenta; y si la fuerza disminuye, entonces también lo hace la presión. Por ejemplo se me ocurre el siguiente: supongamos que tenemos un par de zapatos de tacón alto, cuyos tacones suelen terminar en una superficie de área pequeña. Ahora una dama delgada se los pone y se para sobre la arena. De inmediato podemos observar que los tacones se entierran hasta una cierta profundidad, debido a la presión ejercida. Si después una dama más robusta se pone los mismos zapatos y se para sobre la arena, inmediatamente observaremos que los tacones se entierran más profundamente, ya que la presión ejercida es ahora mayor. Mis atentos Steemians-Lectores, noten que en el anterior ejemplo se ha mantenido constante el área (el área de los tacones por ser los mismos) y se ha aumentado la fuerza (el peso de las damas).
2. La presión es inversamente proporcional al área de la superficie sobre la cual se aplica: esto quiere decir que (manteniendo constante la fuerza aplicada sobre la superficie) si el área aumenta, entonces la presión disminuye; y si el área disminuye, entonces la presión aumenta. Siguiendo con el mismo ejemplo anterior supongamos, mis atentos Steemians-Lectores, que tenemos dos pares de zapatos de damas: uno con tacones finos y otro de tacones anchos. Si una dama se pone los zapatos de tacones finos y se para sobre la arena, observaremos que los tacones se entierran en la misma hasta cierta profundidad debido a la presión ejercida. Si la misma dama se pone los zapatos de tacones anchos y se para sobre la arena, observaremos que los tacones se enterrarán hasta una profundidad menor que en el caso de los tacones finos, puesto que la presión ejercida ahora es menor. Mis antentos Steemians-Lectores, noten que en el anterior ejemplo se ha mantenido constante la fuerza (el peso de la dama, por ser la misma en ambos casos) y se ha aumentado el área de la superficie (se pasó del tacón fino que es de área menor al tacón ancho que es de área mayor).

Hay infinidad de situaciones donde el concepto de presión está involucrado. Por ejemplo mis Steemians-Lectores, a nuestros cuchillos caseros los afilamos para así lograr un área de contacto muy pequeña haciendo que con pequeño esfuerzo podamos cortar distintas cosas debido a la gran presión originada. Las agujas de las jeringas que se usan para inyectar medicamentos tienen un área diminuta para penetrar con facilidad la piel. Las personas suelen utilizar raquetas en sus pies para caminar sobre la nieve, lo cual hace que la presión sobre la misma disminuya notoriamente pudiendo así caminar con mayor facilidad, ya que no se entierran en la nieve.

¿Tenemos claro ahora el concepto de presión verdad mis estimados Steemians-Lectores?. Bien, observemos ahora los siguientes fenómenos:

1. Si llenamos con agua (o cualquiel otro líquido) un tubo en forma de U (ver figura 1) y cerramos los extremos con pistones o émbolos (“tapones” que se pueden deslizar libremente y que están bien ajustados al interior del tubo), observaremos que al ejercer fuerza sobre el pistón izquierdo, se produce presión sobre el mismo haciendo que éste baje, lo cual hace a la vez que el pistón derecho suba.FIGURA 1: tubo en forma de U sellado en ambos extremos por dos pistones que se pueden mover libremente (Gif animado elaborado por mi persona @tsoldovieri, utilizando las aplicaciones PAINT y FILMORA)
2. Imaginemos que tenemos una pequeña esfera hueca a la que se le han hecho varios agujeros (ver figura 2). Si llenamos una jeringa con agua o cualquier otro fluido, metemos la misma en uno de los agujeros de la esfera y presionamos la jeringa, veremos cómo este fluido sale por todos los agujeros de la esfera con la misma intensidad.FIGURA 2: tubo en forma de U sellado en ambos extremos por dos pistones que se pueden mover libremente (Gif animado elaborado por mi persona @tsoldovieri, utilizando las aplicaciones PAINT y FILMORA)
3. Si tenemos un depósito con dos orificios (ver figura 3), completamente lleno de agua y le colocamos tapones de corcho en dichos orificios, al aplicar una fuerza con un mazo a uno de los 2 tapones observaremos inmediatamente cómo el otro tapón sale disparado.FIGURA 3: depósito lleno de agua, con dos orificios tapados con tapones de corcho (Gif animado elaborado por mi persona @tsoldovieri, utilizando las aplicaciones PAINT y FILMORA)

Ahora bien mis estimados Steemians-Lectores ¿qué pueden observar en común en las experiencias antes mostradas? Se puede observar que en los tres casos, aparentemente, la presión se transmite a través del fluido. En realidad eso es lo que ocurre y además lo hace sin variación y en todas direcciones. La anterior afirmación es posible de demostrar matemáticamente y constituye el llamado Teorema o Principio de Pascal en honor al polímata, matemático y físico, (también filósofo cristiano, polímata y escritor) francés Blaise Pascal 1623 - 1662 (ver figura 4), quien lo descubrió en el siglo XVII.