FISICA II PRINCIPIO DE ARQUIMEDES Y PRINCIPIO DE PASCAL
ALUMNA : Mendoza Bramon Evelyn DOCENTE: Mg. Percy Cañote Fajardo FISICA II
Principio de Arquímedes El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras: 1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. 2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje. De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=f·gV El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido f por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V. Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.
Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto. En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coinciden el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.
Ejemplo: Supongamos un cuerpo sumergido de densidad ρ rodeado por un fluido de densidad ρf. El área de la base del cuerpo es A y su altura h.
La presión debida al fluido sobre la base superior es p1= ρfgx, y la presión debida al fluido en la base inferior es p2= ρfg(x+h). La presión sobre la superficie lateral es variable y depende de la altura, está comprendida entre p1 y p2. Las fuerzas debidas a la presión del fluido sobre la superficie lateral se anulan. Las otras fuerzas sobre el cuerpo son las siguientes:
Peso del cuerpo, mg Fuerza debida a la presión sobre la base superior, p1·A Fuerza debida a la presión sobre la base inferior, p2·A
En el equilibrio tendremos que mg+p1·A= mg+ρfgx·A= ρfg(x+h)·A
p2·A
o bien, mg=ρfh·Ag Como la presión en la cara inferior del cuerpo p2 es mayor que la presión en la cara superior p1, la diferencia es ρfgh. El resultado es una fuerza hacia arriba ρfgh·A sobre el cuerpo debida al fluido que le rodea. Como vemos, la fuerza de empuje tiene su origen en la diferencia de presión entre la parte superior y la parte inferior del cuerpo sumergido en el fluido.
Con esta explicación surge un problema interesante y debatido. Supongamos que un cuerpo de base plana (cilíndrico o en forma de paralepípedo) cuya densidad es mayor que la del fluido, descansa en el fondo del recipiente. Si no hay fluido entre el cuerpo y el fondo del recipiente ¿desaparece la fuerza de empuje?, tal como se muestra en la figura
Si se llena un recipiente con agua y se coloca un cuerpo en el fondo, el cuerpo quedaría en reposo sujeto por su propio peso mg y la fuerza p1A que ejerce la columna de fluido situada por encima del cuerpo, incluso si la densidad del cuerpo fuese menor que la del fluido. La experiencia demuestra que el cuerpo flota y llega a la superficie. El principio de Arquímedes sigue siendo aplicable en todos los casos y se enuncia en muchos textos de Física del siguiente modo: Cuando un cuerpo está parcialmente o totalmente sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje actúa sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene dirección hacia arriba y su magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el cuerpo.
Energía potencial mínima. En este apartado, se estudia el principio de Arquímedes como un ejemplo, de cómo la Naturaleza busca minimizar la energía.
Supongamos un cuerpo en forma de paralepípedo de altura h, sección A y de densidad ρs. El fluido está contenido en un recipiente de sección S hasta una altura b. La densidad del fluido es ρf> ρs.
Se libera el cuerpo, oscila hacia arriba y hacia abajo, hasta que alcanza el equilibrio flotando sobre el líquido sumergido una longitud x. El líquido del recipiente asciende hasta una altura d. Como la cantidad de líquido no ha variado S·b=S·d-A·x
Hay que calcular x, de modo que la energía potencial del sistema formado por el cuerpo y el fluido sea mínima. Tomamos el fondo del recipiente como nivel de referencia de la energía potencial. El centro de masa del cuerpo se encuentra a una altura d-x+h/2. Su energía potencial es Es=(ρs·A·h)g(d-x+h/2)
Para calcular el centro de masas del fluido, consideramos el fluido como una figura sólida de sección S y altura d a la que le falta una porción de sección A y altura x.
El centro de masas de la figura completa, de volumen S·d es d/2 El centro de masas del hueco, de volumen A·x, está a una altura (d-x/2)
La energía potencial del fluido es Ef=ρf(Sb)g·yf La energía potencial total es Ep=Es+Ef
El valor de la constante aditiva cte, depende de la elección del nivel de referencia de la energía potencial. En la figura, se representa la energía potencial Ep(x) para un cuerpo de altura h=1.0, densidad ρs=0.4, parcialmente sumergido en un líquido de densidad ρf=1.0.
La función presenta un mínimo, que se calcula derivando la energía potencial con respecto de x e igualando a cero
En la posición de equilibrio, el cuerpo se encuentra sumergido
Energía potencial de un cuerpo que se mueve en el seno de un fluido
Cuando un globo de helio asciende en el aire actúan sobre el globo las siguientes fuerzas:
El peso del globo Fg=–mgj . El empuje Fe= fVgj, siendo f la densidad del fluido (aire). La fuerza de rozamiento Fr debida a la resistencia del aire
Dada la fuerza conservativa podemos determinar la fórmula de la energía potencial asociada, integrando
La fuerza conservativa peso Fg=–mgj está asociada con la energía potencial Eg=mg·y. Por la misma razón, la fuerza conservativa empuje Fe= Vg j está asociada a la energía potencial Ee=-fVg·y.
Dada la energía potencial podemos obtener la fuerza conservativa, derivando
La energía potencial asociada con las dos fuerzas conservativas es Ep=(mg- fVg)y A medida que el globo asciende en el aire con velocidad constante experimenta una fuerza de rozamiento Fr debida a la resistencia del aire. La resultante de las fuerzas que actúan sobre el globo debe ser cero.
f Vg- mg-Fr=0 Como fVg> mg a medida que el globo asciende su energía potencial Ep disminuye. Empleando el balance de energía obtenemos la misma conclusión
El trabajo de las fuerzas no conservativas Fnc modifica la energía total (cinética más potencial) de la partícula. Como el trabajo de la fuerza de rozamiento es negativo y la energía cinética Ek no cambia (velocidad constante), concluimos que la energía potencial final EpB es menor que la energía potencia inicial EpA. En la página titulada "movimiento de un cuerpo en el seno de un fluido ideal", estudiaremos la dinámica del cuerpo y aplicaremos el principio de conservación de la energía.
Energía potencial de un cuerpo parcialmente sumergido En el apartado anterior, estudiamos la energía potencial de un cuerpo totalmente sumergido en un fluido (un globo de helio en la atmósfera). Ahora vamos a suponer un bloque cilíndrico que se sitúa sobre la superficie de un fluido (por ejemplo agua). Pueden ocurrir dos casos:
Que el bloque se sumerja parcialmente si la densidad del cuerpo sólido es menor que la densidad del fluido, s< f. Que el cuerpo se sumerja totalmente si s f.
Cuando el cuerpo está parcialmente sumergido, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas el peso mg=sSh·g que es constante y el empuje fSx·g que no es constante. Su resultante es F=(-sShg+fSxg)j. Donde S el área de la base del bloque, h la altura del bloque y x la parte del bloque que está sumergida en el fluido. Tenemos una situación análoga a la de un cuerpo que se coloca sobre un muelle elástico en posición vertical. La energía potencial gravitatoria mgy del cuerpo disminuye, la energía potencial elástica del muelle kx2/2 aumenta, la suma de ambas alcanza un mínimo en la posición de equilibrio, cuando se cumple –mg+kx=0, cuando el peso se iguala a la fuerza que ejerce el muelle.
El mínimo de Ep se obtiene cuando la derivada de Ep respecto de y es cero, es decir en la posición de equilibrio.
La energía potencial del cuerpo parcialmente sumergido será, de forma análoga
El mínimo de Ep se obtiene cuando la derivada de Ep respecto de y es cero, es decir, en la posición de equilibrio, cuando el peso se iguale al empuje. -sShg+fSxg=0
El bloque permanece sumergido una longitud x. En esta fórmula, se ha designado como la densidad relativa del sólido (respecto del fluido) es decir, la densidad del sólido tomando la densidad del fluido como la unidad.
Fuerzas sobre el bloque 1. Cuando <1 o bien s< f, el cuerpo permanece parcialmente sumergido en la situación de equilibrio. 2. Cuando >1 o bien s> f, el peso es siempre mayor que el empuje, la fuerza neta que actúa sobre el bloque es Fy=-sShg+fShg<0. No existe por tanto, posición de equilibrio, el bloque cae hasta que llega al fondo del recipiente que supondremos muy grande. 3. Cuando =1 o bien s= f, El peso es mayor que el empuje mientras el bloque está parcialmente sumergido (x
Curvas de energía potencial 1. La energía potencial correspondiente a la fuerza conservativa peso es Eg= sShgy 2. La energía potencial correspondiente a la fuerza de empuje tiene dos partes
Mientras el cuerpo está parcialmente sumergido (x
Que corresponde al área del triángulo de la figura de la izquierda.
Cuando el cuerpo está totalmente sumergido (x h)
Que corresponde a la suma del área de un triángulo de base h, y la de un rectángulo de base x-h. 3. La energía potencial total es la suma de las dos contribuciones Ep=Eg+Ef Cuando la densidad del sólido es igual a la del fluido s= f, la energía potencial total Ep es constante e independiente de x (o de y) para x h como puede comprobarse fácilmente.
EXPERIMENTACION DEL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES ¿Cómo lo hacen los submarinos y los peces para permanecer quietos a cierta profundidad, sumergirse y emerger? ¿Por qué para los pájaros esto es imposible sin aletear? ¿Cómo funcionan los chalecos salvavidas? ¿Por qué flotan los témpanos de hielo? ¿Por qué las burbujas de aire en el agua, o de gas en las bebidas, siempre ascienden? Si colocamos sobre agua (figura 65) distintos objetos: madera, plástico, papel, clavos, cubos de hielo, un barquito de papel, etc., veremos que algunos flotan y otros se hunden. Pero esto no depende únicamente del material, también depende de la forma que este tenga. Si con un mismo trozo de plasticina construyes una bola y un disco ahuecado, verás que el primero se hunde mientras que el segundo flota, según se ilustra en la figura 66. Por la misma razón un clavo de hierro se hunde y un barco, del mismo material, flota. Todas estas preguntas y los hechos señalados encuentran su explicación en el principio de Arquímedes. Para saber más sobre Arquímedes lee el recuadro de la figura 67.
Este célebre principio se puede formular del siguiente modo: Sobre un cuerpo sumergido en un líquido actúa una fuerza, de abajo hacia arriba (el empuje), que es igual al peso del líquido desalojado. El análisis de la figura 68 te ayudará a entender esto. Al sumergir la piedra el nivel del líquido sube, poniendo en evidencia el líquido desalojado por la piedra. Al mismo tiempo, es claro que los volúmenes de la piedra y el líquido desalojado son iguales. Ahora bien, el peso de este líquido, es decir, su masa multiplicada por la aceleración de gravedad, es igual a la magnitud de la fuerza que actúa sobre la piedra, de sentido opuesto al peso y que, por lo tanto, la haría sentir más liviana.
Nadie sabe cómo Arquímedes llegó a esta conclusión, pero se conoce bien la leyenda según la cual el rey Herón de Siracusa encargó al genio averiguar si la corona de oro que le había hecho un orfebre, contenía todo el oro que le habían entregado para su fabricación. Según se dice, hizo el descubrimiento cuando se estaba bañando, y tan contento se puso que salió desnudo y con la corona en sus manos gritando por las calles de su ciudad “¡Eureka! ¡Eureka!...”, en señal de que había hallado la solución al problema. Ahora bien, lo interesante es comprender que el principio de Arquímedes es una consecuencia de la presión hidrostática. Para entender este punto sigamos el siguiente análisis ayudados por la figura 69. Allí se muestra un líquido de densidad D y sumergido en él un cuerpo cilíndrico de altura H y área A en su parte superior e inferior. Según [3], en la superficie superior la presión es P1 = Dgh1, donde h1 es la profundidad a que se encuentra dicha superficie. Igualmente, en la superficie inferior es P2 = Dgh2. Arriba la fuerza producida por la presión actúa hacia abajo y la de abajo actúa hacia arriba, siendo mayor esta última dado que h2 > h1.
Los valores de estas dos fuerzas deben ser F1 = P1A y F2 = P2A, respectivamente, con lo cual la fuerza total resultante a la presión que aplica el fluido, ya que las fuerzas laterales se anulan, es: F = F2 – F1; es decir,
F = (P2 – P1)A, o bien, F = (Dgh2 – Dgh1)A; lo que se puede escribir como: F = Dg(h2 – h1)A = DgHA; Pero como el volumen del cilindro, y también el del líquido desalojado, es V = HA, encontramos que la fuerza que actúa hacia arriba y corresponde al empuje E es: E = DgV
[6]
Como la masa del líquido desalojado es, según [1], m = DV, el empuje corresponde a E = mg, que es el peso del líquido desalojado. Así, hemos demostrado, gracias a las matemáticas, el principio de Arquímedes. No es muy difícil comprender que este es un resultado general; es decir, no depende de la forma del cuerpo que esté sumergido. Empuje y peso aparente Todos hemos experimentado la sensación de sentirnos más livianos cuando estamos sumergidos en agua. Ello no se debe a una reducción de nuestro peso, sino a la presencia del empuje. Si haces el experimento que se ilustra en la figura 70, podrás constatar que en apariencia el peso de una piedra se reduce al sumergirla en agua. Por ejemplo, si al colgar la piedra del dinamómetro este indica que el peso de la piedra es de 10 newton (a) y al sumergirla en agua (b) indica 8 newton, ello se debe a que sobre la piedra, además de la fuerza de gravedad, está actuando el empuje que ejerce el agua. El peso de la piedra es 10 newton, su peso aparente 8 newton y el empuje 2 newton.
Debes notar que, si consideramos que la densidad del agua es 1.000 kg/m 3 y la aceleración de gravedad 10 m/s2, entonces, con la ecuación [6] podemos determinar el volumen de líquido desalojado y el de la piedra (que es el mismo). En efecto,
; por lo tanto:
= 0,0002 m3 = 200 cm3 También es importante notar que si conociéramos el volumen de la piedra, la medición del empuje con esta metodología y la expresión [6] nos permitirían determinar la densidad D del líquido en que la hemos sumergido. Este es el principio del densímetro. Empuje y flotabilidad Sabemos que algunos objetos flotan sobre los líquidos y otros se hunden. Más exactamente, como lo indica la figura 71, hay tres posibilidades. Si el peso del objeto es mayor que el empuje (a), este se hunde hasta llegar al fondo del recipiente; si es igual al empuje (b), permanecerá “entre dos aguas”; y si es menor que el empuje (c), el cuerpo saldrá a flote y emergerá del líquido reduciéndose el empuje hasta hacerse igual al peso.
En la figura 72 se ilustra este último caso con más detalle. En (a) el cuerpo está completamente sumergido, pero como el empuje es mayor que su peso, está ascendiendo. Luego llegará a la posición que se indica en (b), pero igual que antes, seguirá ascendiendo. Desde este momento en adelante parte del cuerpo quedará por encima del nivel del líquido y el empuje se empezará a reducir, hasta hacerse igual a su peso. En este momento el cuerpo flotará en equilibrio. Las flechas azules indican el sentido del movimiento del cuerpo. En los líquidos en general, en tanto, las burbujas de aire u otros gases ascienden igual que un corcho, y lo hacen por la misma razón.
Problema: En la figura 73 se ilustra un trozo de madera que flota en equilibrio sobre el agua. ¿Qué parte de él sobresale del agua?
Solución: Si consideramos [1] tenemos que la masa del trozo de madera es: M = DV. Como la densidad de la madera es 0,42 g/cm3, tomando en cuenta las medidas dadas en la figura 73, tenemos que: M = 0,42 g/cm3 · 10 cm · 10 cm · 8 cm M = 336 g Por lo tanto su peso es Fg = mg = 0,336 kg · 10 m/s2 = 3,36 newton.
Esta fuerza debe ser igual al empuje que ejerce el agua, dado que la madera está en equilibrio. Luego, considerando [6] podemos escribir: 3,36 newton = 1.000 kg/m3 · 10 m/s2 · 0,10 cm · 0,10 cm · y de donde y = 0,0336 m = 3,33 cm; por lo tanto, como x + y = 8 cm, tenemos que x = 4,64 cm. Es importante advertir que el empuje no solamente actúa sobre cuerpos sumergidos en líquidos. En efecto, también actúa sobre los cuerpos sumergidos en la atmósfera. Por ejemplo, un globo lleno de helio, como el que sostiene la persona de la figura 74, asciende porque el empuje que el aire le aplica es mayor que su peso, siendo lo mismo lo que ocurre con los globos aerostáticos. Pero, por extraño que parezca, también actúa sobre las personas y todas las cosas que nos rodean. En otras palabras, cuando nos subimos a una pesa, ella marca un poco menos de lo que marcaría si la atmósfera no existiera. Por esta razón el procedimiento indicado en la figura 46 para determinar el “peso” del aire es incorrecto.
Hagamos una estimación del empuje que el aire le aplica a una persona. Si ella posee una masa de 60 kg y suponiendo que su densidad es igual a la del agua, tendremos que su volumen, considerando [1], es de 0,06 m3. Si la densidad del aire la consideramos igual a 1,29 kg/m 3, entonces, según [6], el empuje que él ejerce sobre esta persona es del orden de 0,77 newton, que se puede despreciar si se lo compara con los 600 newton de su peso. Ahora te mostraremos un juego entretenido. Introduce un gotario a medio llenar con agua en una botella plástica casi llena de agua, según se ilustra en la figura 75, y de modo que flote. Al cerrar la botella y presionar con los dedos sus paredes, podrás constatar que el gotario desciende y, al dejar de presionar la botella, asciende. Este juguete, conocido como ludión o diablillo de Descartes (pues a él se le atribuye su invención), se explica en base al principio de Arquímedes. ¿Cuál es esa explicación?
Para que este juguete funcione como lo hemos descrito y sea sensible a la débil presión que con las manos ejerzamos sobre los costados de la botella, es preciso ajustar el agua dentro del gotario de modo que, cuando flote sobre el agua, esté casi a punto de hundirse en ella. La capilaridad y la tensión superficial Al introducir diferentes objetos en agua u otros líquidos, observarás que las zonas en que dichos objetos están en contacto con la superficie de tales líquidos adoptan curvaturas especiales, que llamaremos meniscos. Si el objeto es un tubo capilar, inferior a unos 4 mm de diámetro interior, observarás que el nivel que alcanza el líquido dentro y fuera del tubo es diferente. También podrás constatar que algunos líquidos mojan de manera diferente los objetos; pero en algunos casos los líquidos no mojan en lo absoluto a los objetos, como es el caso del mercurio y el vidrio. En la figura 76 se ilustran los distintos efectos señalados hasta aquí.
Si bien estos efectos son pequeños y en la vida diaria suelen pasar desapercibidos, son de gran importancia y en muchos casos resultan de gran utilidad práctica. Estos fenómenos ocurren debido a que las moléculas de los distintos materiales interactúan eléctricamente con las moléculas de los líquidos y fluidos en general. Cuando el líquido moja al objeto, estas fuerzas son atractivas, y cuando no los mojan, repulsivas. Por otra parte, en las superficies de los líquidos estos átomos y moléculas se atraen entre sí más fuertemente que en otros lugares, produciendo lo que se denomina tensión superficial. El que los líquidos puedan ascender por delgados tubos se denomina capilaridad. A continuación señalaremos distintas situaciones corrientes en que tales fenómenos tienen lugar. Es importante que realices las observaciones y experimentos que se proponen y te convenzas por ti mismo de lo que aquí se dice. Si calientas en un mechero un tubo capilar de vidrio y lo estiras cuando se esté fundiendo de modo que se adelgace lo más posible, observarás que al introducir un extremo en agua esta asciende varios centímetros por el tubo, como se indica en la figura 77. Prueba con capilares de diferentes diámetros; el efecto puede llegar a ser sorprendente. Si agregas al agua una gota de tinta china, posiblemente verás que el colorante no asciende por el tubo. ¿Por qué ocurrirá esto?
Hay papeles más absorbentes que otros. La publicidad de servilletas y toallas de papel suelen destacar esta propiedad. La figura 78 muestra el diseño de un experimento que permite evaluar este aspecto. Corta tiras de igual ancho pero de distintos papeles y cartones e introduce sus extremos en agua. Después de un rato verás que el agua asciende más en unos que en otros. ¿Qué fenómeno es el que está ocurriendo aquí? ¿Qué tienen los papeles que permiten que esto ocurra?
Con un alambre muy delgado construye un resorte cuyas espiras posean unos 2 cm de diámetro y midan unos 10 cm de largo cuando entre las espiras haya alrededor de 5 mm de distancia. En su extremo conforma una argolla lo más plana posible. Lo que has construido es un dinamómetro de gran sensibilidad, útil para poner en evidencia la tensión superficial en líquidos. Si introduces la argolla en agua, como se indica en la figura 79, constatarás que al levantar el resorte este se estira. Compara la tensión superficial que producen diferentes líquidos: aceite, mercurio, alcohol, etc.
Si eres muy cuidadoso y paciente, posiblemente serás capaz de poner una aguja de cocer sobre el agua sin que se hunda (figura 79). Si no tienes tanta paciencia, puedes lograrlo pasando primero la aguja por una vela (parafina sólida). ¿Qué efecto producirá la esperma?
Posiblemente has visto que algunos insectos pueden caminar sobre el agua, ¿cómo lo lograrán? Dato curioso: si una piscina estuviera llena de mercurio en vez de agua, podrías caminar por su superficie al igual que algunos insectos en el agua. Si disuelves un poco de jabón en agua e introduces en ella una argolla, al sacarla podrás ver una delgada película de líquido que se sostiene en los bordes de la argolla. Si soplas suavemente podrás formar hermosas burbujas que vuelan por el aire hasta reventar en el momento de tocar un objeto. Al agitar la superficie del agua jabonosa también podrás ver que en ella se forman numerosas burbujas. ¿Cómo explicas la formación de las burbujas? Otra observación interesante que tiene relación con los hechos descritos son las gotas en diferentes líquidos; ¿serán todas las gotas de agua del mismo tamaño? ¿Qué pasa con gotas de agua, alcohol, aceite y mercurio si se colocan sobre la superficie horizontal de un vidrio? ¿Qué diferencia tiene una gota de agua, colocada sobre un vidrio horizontal, comparada con la que se forma en una superficie de teflón? ¿Por qué los gásfiter emplean huinchas de teflón en las uniones de las cañerías de agua? La capilaridad es aprovechada por el reino animal y vegetal, siendo de gran importancia para la vida. Por ejemplo, en todos los organismos hay una red capilar que lleva los nutrientes a los tejidos y los órganos, a través de la linfa en los vegetales, y de la sangre en los animales. La capilaridad contribuye significativamente a que la linfa llegue a más de 120 metros de altura en los grandes árboles. Si te interesa la biología puede resultar muy interesante que realices una investigación bibliográfica acerca de estos aspectos.
PRINCIPIO DE PASCAL Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise pascal(1623–1662) que se resume en la frase: la presion ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un embolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión. También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidraulicas, en los elevadores hidráulicos y en los frenos hidráulicos. El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los liquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación: P= Po + Pgh Donde: P , presión total a la profundidad. Po ,presión sobre la superficie libre del fluido. p ,densidad del fluido. g ,aceleracionde la gravedad. h ,Altura, medida en Metros. La presión se define como la fuerza ejercida sobre unidad de área p = F/A. De este modo obtenemos la ecuación: F1/A1 = F2/A2, entendiéndose a F1 como la fuerza en el primer pistón y A1 como el área de este último. Realizando despejes sobre esta ecuación básica podemos obtener los resultados deseados en la resolución de un problema de física de este orden. Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no hacerlo la presión total. Si el fluido no fuera incompresible, su densidad respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse. Por otra parte, si las paredes del recipiente no fuesen indeformables, las variaciones en la presión en el seno del líquido no podrían transmitirse siguiendo este principio. Ejemplo: La presion ejercida sobre la superficie de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo con la misma intensidad. El principio de Pascal se aplica en la hidrostática para reducir las fuerzas que deben aplicarse en determinados casos. Un ejemplo del Principio de Pascal puede verse en la prensa.
