Principio de Pascal y Principio de Arquímedes - Buzo de Descartes

Profesor Sergio Llanos

22 Mar 201605:52

Summary

TLDREste video explica de manera sencilla los principios de Pascal y Arquímedes a través de un experimento casero con un gotero en un recipiente lleno de agua. Se observa cómo el gotero flota en equilibrio debido a las fuerzas de peso y empuje, y cómo al aplicar presión sobre el recipiente, según el principio de Pascal, el gotero desciende. Esto ocurre porque el volumen del aire en el gotero disminuye, aumentando su densidad y reduciendo la fuerza de empuje, lo que hace que la gravedad lo haga descender, según el principio de Arquímedes y la segunda ley de Newton.

Takeaways

💧 El gotero en el recipiente con agua flota inicialmente debido a dos fuerzas: el peso y la fuerza de empuje hacia arriba.
🌍 La fuerza de gravedad atrae al gotero hacia abajo, mientras que el líquido ejerce una fuerza de empuje hacia arriba.
🧪 El principio de Arquímedes explica que el empuje es igual a la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad y el volumen sumergido.
🔵 El gotero tiene aire en su interior, lo que afecta su volumen sumergido en el agua.
🖐️ El principio de Pascal establece que una presión aplicada en cualquier parte de un fluido confinado se transmite igualmente en todas las direcciones.
📉 Al aplicar presión con los dedos sobre el recipiente, el gotero desciende debido a la compresión del aire en su interior.
🔼 Si se quita la presión, el gotero asciende nuevamente, restaurando el equilibrio entre las fuerzas.
🔄 La presión ejercida sobre el aire dentro del gotero reduce su volumen, lo que incrementa su densidad.
⚖️ Al reducirse el volumen del gotero, la fuerza de empuje disminuye, rompiendo el equilibrio y haciendo que el peso predomine.
🏃 El gotero se hunde debido a la segunda ley de Newton, ya que la fuerza de empuje es menor que la fuerza de gravedad.

Q & A

¿Qué fuerzas actúan sobre el gotero cuando está sumergido en el agua?
-Las fuerzas que actúan sobre el gotero son la fuerza de gravedad (peso) que lo empuja hacia abajo y la fuerza de empuje hacia arriba ejercida por el líquido, según el principio de Arquímedes.
¿Qué establece el principio de Arquímedes?
-El principio de Arquímedes dice que un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por el volumen sumergido del cuerpo.
¿Por qué el gotero queda en equilibrio cuando se sumerge inicialmente?
-El gotero queda en equilibrio porque las dos fuerzas que actúan sobre él, la gravedad hacia abajo y el empuje hacia arriba, se equilibran.
¿Qué sucede cuando se aplica presión al recipiente que contiene el gotero?
-Cuando se aplica presión al recipiente, el gotero desciende, ya que la presión comprime el aire dentro del gotero, lo que disminuye su volumen y, por lo tanto, el empuje hacia arriba.
¿Cómo se relaciona el principio de Pascal con el comportamiento del gotero?
-El principio de Pascal establece que cualquier presión aplicada a un fluido confinado se transmite por igual en todas las direcciones. En este experimento, la presión aplicada al recipiente se transmite al gotero, lo que afecta su flotabilidad.
¿Por qué el gotero desciende al aplicar presión al recipiente?
-El gotero desciende porque la presión comprime el aire dentro del gotero, lo que disminuye su volumen. Al reducirse el volumen, también disminuye la fuerza de empuje, permitiendo que la fuerza de gravedad sea mayor y el gotero baje.
¿Cómo se explica el descenso del gotero usando la segunda ley de Newton?
-El descenso del gotero se explica por la segunda ley de Newton, ya que al perder equilibrio debido a la menor fuerza de empuje, la fuerza neta hacia abajo lo acelera, causando su movimiento descendente.
¿Qué sucede con la densidad del aire dentro del gotero al aplicar presión?
-La densidad del aire dentro del gotero aumenta cuando se aplica presión, ya que el aire es compresible y al reducirse su volumen, su densidad se incrementa.
¿Por qué al disminuir el volumen del aire dentro del gotero disminuye la fuerza de empuje?
-La fuerza de empuje está directamente relacionada con el volumen del líquido desplazado. Al disminuir el volumen del aire dentro del gotero, se reduce el volumen sumergido, lo que disminuye la fuerza de empuje.
¿Cómo se observa el principio de Arquímedes en este experimento?
-El principio de Arquímedes se observa cuando el volumen del gotero disminuye al aplicarse presión, lo que reduce la fuerza de empuje hacia arriba, causando que el gotero descienda.

Outlines

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🧪 Explicación del Principio de Arquímedes y el Experimento Inicial

En este párrafo se presenta un experimento casero utilizando un gotero y un recipiente con agua para explicar el principio de Arquímedes. Se detalla cómo el gotero, al sumergirse en el agua, flota en equilibrio debido a dos fuerzas: la fuerza de gravedad que lo empuja hacia abajo y la fuerza de empuje del líquido que lo empuja hacia arriba. Esta fuerza de empuje está relacionada con la densidad del agua y el volumen sumergido del objeto, según el principio de Arquímedes.

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🖐 Aplicación del Principio de Pascal con Presión en el Recipiente

Se introduce el principio de Pascal, el cual establece que al aplicar presión a un fluido confinado, dicha presión se transmite de manera uniforme a todas las partes del fluido. Al presionar las paredes del recipiente con los dedos, el narrador observa cómo el gotero desciende debido a la presión ejercida sobre el aire dentro del gotero. La presión comprime el aire, disminuyendo su volumen y aumentando su densidad. Esto reduce la fuerza de empuje que actuaba sobre el gotero, lo que hace que pierda equilibrio y comience a descender.

⚖️ Relación entre el Principio de Arquímedes y la Segunda Ley de Newton

El párrafo explica cómo el gotero, que estaba en equilibrio bajo la acción de las fuerzas, comienza a acelerar hacia abajo debido a la disminución de la fuerza de empuje. Esta aceleración se debe a la segunda ley de Newton, que describe cómo el gotero pierde su equilibrio cuando el volumen del aire comprimido disminuye, reduciendo la fuerza de empuje. Como resultado, la fuerza peso supera la fuerza de empuje, y el gotero se hunde en el agua, ilustrando los principios de Arquímedes y Pascal en acción.

📚 Conclusión y Despedida

Se concluye el experimento con una invitación a los espectadores a suscribirse al canal de YouTube 'Física para todos', dejar comentarios y compartir el video con amigos. El narrador espera que los conceptos explicados hayan sido claros, y finaliza deseando un buen día a los espectadores.

Mindmap

Keywords

💡Principio de Pascal

El principio de Pascal establece que cuando se aplica presión a un fluido confinado en un recipiente, esta se transmite de manera uniforme en todas las direcciones y superficies del fluido. En el video, este concepto se ilustra al apretar una botella de refresco, lo que hace que el gotero dentro de ella descienda debido a la presión aplicada. La presión ejercida sobre el líquido afecta al gotero, lo que demuestra cómo la presión es transmitida a todo el sistema.

💡Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado. En el experimento del video, el gotero flota en equilibrio debido a la fuerza de empuje del agua, que contrarresta la fuerza de gravedad. Cuando la presión disminuye el volumen del aire dentro del gotero, el empuje disminuye, y el gotero desciende.

💡Fluido

Un fluido es una sustancia que puede fluir, como los líquidos y gases. En el video, el agua dentro de la botella es el fluido que transmite la presión aplicada según el principio de Pascal, y también es el medio donde se observa el principio de Arquímedes, ya que actúa como el fluido que empuja al gotero hacia arriba.

💡Fuerza de empuje

Es la fuerza que un fluido ejerce hacia arriba sobre un objeto sumergido. En el video, el gotero está equilibrado por la fuerza de empuje del agua, que lo mantiene flotando. Cuando se aplica presión y el volumen del aire en el gotero disminuye, también lo hace la fuerza de empuje, lo que provoca que el gotero baje.

💡Fuerza de gravedad

Es la fuerza con la que la Tierra atrae los objetos hacia su centro. En el experimento, la fuerza de gravedad tira del gotero hacia abajo, mientras que la fuerza de empuje del agua lo sostiene en equilibrio. Cuando el empuje disminuye, la gravedad se vuelve la fuerza dominante, haciendo que el gotero descienda.

💡Densidad

La densidad es la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. En el video, la densidad del aire dentro del gotero cambia cuando se aplica presión. Al comprimirse el aire, su volumen disminuye y su densidad aumenta, lo que reduce el empuje del agua sobre el gotero, haciéndolo descender.

💡Presión

La presión es la fuerza aplicada sobre una superficie. En el experimento, al apretar la botella, se ejerce presión sobre el fluido, lo que a su vez afecta al gotero. El video demuestra que la presión aplicada se transmite de manera uniforme por el líquido, siguiendo el principio de Pascal.

💡Equilibrio

Es el estado en el que las fuerzas que actúan sobre un objeto se anulan mutuamente, lo que evita que se mueva. En el video, el gotero inicialmente está en equilibrio, sostenido por la fuerza de empuje hacia arriba y la fuerza de gravedad hacia abajo. Este equilibrio se rompe cuando el volumen del gotero cambia debido a la presión.

💡Volumen

El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un objeto. En el video, el volumen del aire dentro del gotero disminuye cuando se aplica presión, lo que cambia su densidad y reduce la fuerza de empuje. Esto es fundamental para entender por qué el gotero baja cuando se presiona la botella.

💡Compresión

Es el proceso de reducir el volumen de un gas aplicando presión. En el video, el aire dentro del gotero se comprime cuando se aprieta la botella, lo que aumenta la densidad del aire y reduce el empuje del agua, permitiendo que el gotero descienda.

Highlights

Introducción al experimento con un recipiente de refresco y un gotero con agua.

El gotero flota en equilibrio debido a dos fuerzas: la fuerza peso y la fuerza de empuje.

La fuerza de empuje está relacionada con el principio de Arquímedes, que depende de la densidad del líquido y el volumen sumergido.

Se menciona que el volumen sumergido del gotero genera una fuerza de empuje hacia arriba.

Explicación del principio de Pascal: la presión aplicada a un fluido confinado se transmite por igual en todas las direcciones.

Al aplicar presión sobre el recipiente, se observa que el gotero desciende.

Cuando se deja de aplicar presión, el gotero sube nuevamente a su posición inicial.

El principio de Pascal explica que la presión aplicada se transmite uniformemente a todas las paredes del recipiente y el gotero.

El gotero desciende porque al aplicar presión, el aire dentro del gotero se comprime.

La compresión del aire disminuye su volumen y aumenta su densidad, lo que reduce la fuerza de empuje.

La disminución del empuje provoca que el gotero pierda su equilibrio y comience a descender.

La caída del gotero es un ejemplo de la segunda ley de Newton, ya que el desequilibrio entre fuerzas genera aceleración hacia abajo.

La relación inversamente proporcional entre el volumen y la densidad del aire explica el comportamiento del gotero al aplicarse presión.

Se demuestra el principio de Arquímedes al observar cómo el volumen sumergido afecta la fuerza de empuje.

Final del experimento con una invitación a suscribirse al canal 'Física para todos'.