Divulgación Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

[john500]

Hola todos

Si pones un vaso lleno de agua y le pones un papel encima y volteas el vaso, no se cae el agua.

Lei que porque el aire que esta abajo del vaso empuja con mayor fuerza que el agua hacia abajo.
Pero segun yo el aire no puede empujar hacia arriba. Hay mas presion en un lugar a nivel del mar que en el monte Everest porque hay mas aure arriba de ti empujando hacia abajo. No veo el caso de que el aire empujase hacia arriba, y si fuera haci porque hay mas presion a nivel del mar?

En fin, Porque no se cae el agua?
Porque hay mas presion a nivel del mar?
Porque hay presion hacia artiba tambien? (si es que la hay)

Gracias y espero comprendan

Saludos

[[Beto]]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Cualquier fluido ejerce presión hacia arriba de lo contrario cuando sumerges un corcho en agua este no subiría, recuerda que la presión siempre se ejerce perpendicular a una superficie entonces si la superficie está arriba la presión se ejercerá hacia arriba, eso se debe a que esa magnitud no es un vector. Lo que si debes de tener en cuenta es que la presión que se ejerce hacia arriba sobre el corcho en un líquido solamente depende del líquido que tiene sobre del nivel donde se encuentre y no por debajo.

La presión a nivel del mar es mayor debido a que hay una columna de aire más grande que si te ubicarás en una montaña.

Y sobre el vaso es porque el peso de aire que hay por fuera del vaso genera una presión mayor y hacia arriba sobre la tapa comparada con la presión ejercida por el peso del agua atrapada en el vaso.

Un saludo.

[john500]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Pero es porque al agua le cuesta mas trabajo empujar hacia abajo que el aire hacia arriba o literal el aire empuja hacia arriba?
Y porque el aire ejerce presion hacia arriba? porque se expande?

[[Beto]]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

No, la presión se ejerce perpendicular a la superficie, entonces como el vaso está volteado hacia abajo el aire empujará el papel hacia arriba, pues la presión empuja perpendicularmente a la superficie no importa si está hacia arriba, inclinada o vertical la superficie.

Ahora si el agua no se cae es porque la presión que ejerce hacia abajo es menor que la presión que ejerce el aire, lo cual es bastante lógico pues la presión del aire es debida a kilometros de atmósfera por sobre del vaso. El aire no se está expandiendo ....

[Clarck Luis]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Hola John500, un cuerpo que esta dentro de un fluido es afectado por fuerzas en todo su contorno causadas por el contacto con este, la magnitud de estas fuerzas dependerá de la profundidad del cuerpo en el fluido, si lo imaginamos podemos notar que hay muchas fuerzas que se anulan entre si, quedando solo las fuerzas que empujan hacia arriba desde la parte inferior del objeto y las que apuntan hacia abajo desde la parte superior del objeto, debido a que la parte de abajo esta mas profundo que la parte de arriba entonces la fuerza en este punto es mayor (esta fuerza apunta hacia arriba). Entonces sobre el cuerpo existirá una fuerza resultante que apunte hacia arriba, si esta es mayor que el peso del objeto entonces este se elevara o flotara, en caso contrario si el peso del objeto es mayor que esta fuerza hacia arriba, el cuerpo simplemente caerá ya que la resultante es hacia abajo.
Con respecto a tus preguntas:
-Como ya dije "el fluido ejerce fuerzas en todas direcciones sobre el cuerpo que tiene dentro", entonces podemos decir que literalmente el aire empuja hacia arriba (el aire empuja en todas direcciones sobre el cuerpo, pero al final la resultante siempre es hacia arriba).
-La presión es una magnitud escalar, no tiene dirección.
-El agua en el vaso no cae, porque el peso del agua es menor que la fuerza con la que empuja el aire o también puede ser que sean iguales, y eso dependerá del área del papel y de que tanta agua haya en el vaso.
- Hay mas presión a nivel del mar que en el monte Everest por lo que te explique arriba, la presión depende de que tan profundo este el objeto, a mayor profundidad mayor presión y por consecuencia mayor fuerza también, un cuerpo a nivel del mar esta mas profundo que uno en el monte Everest, es por esto que uno a nivel del mar soporta mas presión. Si nos preguntáramos donde hay mas presión en nuestra cabeza o en nuestros pies?, pues la respuesta seria en nuestros pies debido a que están a mayor profundidad.
Espero haber aclarado algunas dudas, saludos.

[Al2000]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Tomado del libro ¿Sabe Física? de Yakov Perelman:


84. El agua contenida en un vaso boca abajo.
Es harto conocido el experimento con una hoja de papel que no se separa de los bordes de un vaso con agua puesto boca abajo.


Figura 68. ¿Por qué la hoja de papel no se desprende del vaso?

Su descripción aparece en muchos libros de texto escolares y de divulgación científica. Por lo general, este fenómeno se explica de la siguiente manera: la hoja de papel experimenta una presión de una atmósfera por abajo, en tanto que desde arriba sólo la empuja el agua cuya fuerza es mucho menor (tantas veces menor como la columna de agua de 10 m de altura, correspondiente a la presión atmosférica, es mayor que el vaso); el exceso de presión aprieta el papel a los bordes del recipiente.
Si esta explicación es correcta, la hoja de papel estará apretada a los bordes de la vasija con una fuerza de casi una atmósfera (0,99 at). El diámetro de la boca del vaso es de 7 cm, por consiguiente, la hoja de papel estará sujeta a una fuerza de casi. No obstante, consta que para desprender la hoja de papel en este caso no se necesita tanta fuerza, sino que basta aplicar un esfuerzo insignificante. Una lámina metálica o de vidrio, que pese unas decenas de gramos, también aplicada a la boca de un vaso invertido, se desprende bajo la acción de la fuerza de la gravedad. Es evidente que esta explicación corriente del experimento no sirve.
¿Cómo explicaría usted este fenómeno?

Solución
Sería erróneo creer que el vaso sólo contiene agua y no contiene aire, pues la hoja de papel está muy pegada al líquido. Por supuesto, en este recipiente hay aire. Si entre dos superficies planas que están en contacto, no hubiera una capa de aire, sería imposible levantar ningún objeto colocado sobre la mesa, apoyado sobre ella con su base plana: habría que vencer la presión atmosférica. Al cubrir la superficie de agua con una hoja de papel, siempre dejamos una delgada capa de aire entre ellas.
Vamos a examinar lo que ocurre en el vaso al invertirlo. La hoja de papel se comba un poco bajo el peso del líquido, y si en vez de papel se utiliza una lámina, ésta se apartará un poco de los bordes de la pieza.
Sea lo que fuere, debajo del fondo del recipiente se desocupa un espacio para el aire que había entre el agua y el papel (o la lámina); este espacio es mayor que el inicial, por lo cual el aire se rarifica y su presión disminuye.
Ahora la hoja de papel sufre la acción de toda la presión atmosférica (desde afuera) y parte de la presión atmosférica más el peso del agua (desde dentro). Ambas magnitudes, la interna y la externa, están equilibradas. Por tanto, basta aplicar un esfuerzo muy pequeño, superior a la fuerza de adhesión (o sea, a la tensión superficial de la película de líquido) para desprender el papel de los bordes del vaso.
La deformación de la hoja de papel bajo el peso del agua debe ser insignificante. Cuando el espacio de aire aumenta en 0,01 parte de su volumen, en la misma magnitud disminuirá la presión del gas dentro del vaso. La centésima parte de la presión atmosférica que falta, se compensa con el peso de los 10 cm de la columna de agua. Si inicialmente el espacio de aire entre el agua y la hoja de papel era de 0,1 mm, basta que su espesor aumente en 0,01 ´ 0,1, es decir, en 0,001 mm (en 1 micra) para explicar por qué la hoja de papel queda adherida a la boca del vaso invertido. Por eso no vale la pena tratar de advertir a simple vista el pandeo de la hoja.
En los libros, donde se describe este experimento, se exige a veces que el vaso esté lleno hasta los bordes, pues de otra manera será imposible obtener el efecto deseado, ya que habrá aire a ambos lados de la hoja, por lo cual la presión interna y externa del aire se equilibrará y la hoja se desprenderá bajo la acción del peso del agua. Después de realizar este experimento nos damos cuenta de que ésta es una advertencia gratuita: la hoja sigue adherida como si el vaso estuviera completamente lleno. Al apartarla un poco veremos burbujas que entran por la abertura. Este hecho comprueba que el aire contenido en el recipiente está enrarecido (en otro caso el aire ambiente no penetraría a través del agua).
Evidentemente, cuando el vaso se invierte, la capa de agua que se desplaza hacia abajo, desaloja parte del aire, en tanto que el gas que se queda, se rarifica ocupando un volumen mayor. El enrarecimiento del aire es más notable que en el caso del vaso completamente lleno: lo comprueban fehacientemente las burbujas de aire que se cuelan en el vaso si la hoja se aparta un poco. Cuanto mayor es el enrarecimiento, tanto más estará adherida la hoja al cristal.
Para terminar de describir este experimento, que no es tan sencillo como parecía a primera vista, advirtamos que la hoja de papel podrá seguir pegada al vaso a pesar de que encima de ella no haya líquido: para ello hace falta que el cristal esté mojado y la hoja no pese demasiado. En semejante caso seguirá adherida debido a la fuerza de tensión superficial de la fina película de agua. Si la circunferencia del borde del vaso mide 25 cm de longitud, la película de agua tendrá una fuerza de tensión superficial (el coeficiente de tensión superficial del agua es de 75 · 10^-5 N/cm) igual a

75 · 10^-5 · 25 · 2 = 3750 · 10^-5 N.

Esta fuerza puede sostener un peso de unos 4 g.
Por consiguiente, si la masa de la hoja de papel no supera los 4 g, ésta seguirá adherida a los bordes mojados del vaso.


Saludos,

Al

[Clarck Luis]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Hola a todos, lamento insistir en este hilo ya que ha pasado tiempo xD, es que me ha quedado una duda con respecto a lo que indica Al2000. Porque al invertir el vaso, el espacio que habia entre el papel y la superficie del agua, debe ser menor que el espacio que se desocupa abajo del vaso, al momento de darle vuelta. Segun entiendo el aire es el que se desplaza de un espacio al otro, pero porque uno debe ser menor que el otro? Gracias de antemano.

[[Beto]]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Hola a todos, lamento insistir en este hilo ya que ha pasado tiempo xD, es que me ha quedado una duda con respecto a lo que indica Al2000. Porque al invertir el vaso, el espacio que habia entre el papel y la superficie del agua, debe ser menor que el espacio que se desocupa abajo del vaso, al momento de darle vuelta. Segun entiendo el aire es el que se desplaza de un espacio al otro, pero porque uno debe ser menor que el otro? Gracias de antemano.

Hay menos aire en el interior del vaso que en la atmósfera, el agua que esta en el vaso boca abajo solo soporta la presión producida por esa columna de aire mas el aire atrapado, en cambio la parte inferior soporta la presión producida por todo el peso del aire que hay en la atmósfera (del vaso hacia arriba)

[Clarck Luis]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Hola Beto, la parte exacta del texto que no comprendo bien es esta:
Sea lo que fuere, debajo del fondo del recipiente se desocupa un espacio para el aire que había entre el agua y el papel (o la lámina); este espacio es mayor que el inicial, por lo cual el aire se rarifica y su presión disminuye.
Ahora la hoja de papel sufre la acción de toda la presión atmosférica (desde afuera) y parte de la presión atmosférica más el peso del agua (desde dentro).
Justo cuando dice "este espacio es mayor que el inicial, por lo cual el aire se rarifica y su presión disminuye.", porque ese espacio es mayor que el inicial?, yo entiendo que el espacio inicial es el que esta entre la lamina y el agua cuando el vaso esta normal, y cuando se le voltea el aire en ese espacio pasa a la parte inferior del vaso (que al voltearlo seria la parte superior ahora) que seria el espacio final por asi decirlo, entonces en que se basa para decir que un espacio es mayor o menor que el otro?

[[Beto]]

Re: Pregunta de Presion Atmosferica e Hidrostatica

Según yo lo entiendo se genera una especie de efecto de vacío cuando se voltea el vaso, algo similar a lo que ocurre con un barómetro de mercurio.