Física

Dinámica: La presión y los disitntos casos de una fuerza aplicada sobre una determinada superficie

PRESION

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Las fórmulas espantan, generalmente porque hay que pensar mucho y porque cuesta entenderlas. Los invitamos a hacer un pequeño esfuerzo para entender una. Es una tarea que vale la pena:

La letra P indica presión y se define como la fuerza (F) aplicada sobre una determinada superficie (S). En realidad no se trata de una ley, es solo una definición.

Si no sabés como leer una fórmula puede aprender fácilmente. Observá que si el valor de la superficie crece, la presión disminuye. Pero si el valor de la superficie decrece, la presión aumenta. Los valores de P y S se comportan como niños en los extremos de un sube y baja; cuando uno sube, el otro baja y viceversa.

Por último la presión se mide, por ejemplo, en Kg/cm². Vemos en acción esta fórmula en muchos casos en el mundo cotidiano.

Contacto

Cuando usted empuja algo, la fuerza que está haciendo se distribuye en toda la superficie de contacto entre su mano y el objeto.

Cuanto más superficie de contacto haya, menor será la presión. Empujar apoyando ambas manos disminuye la presión sobre las misma y sobre el propio objeto.

Por ejemplo, si cierra el puño y prueba presionar contra una pared, sentirá mayor dolor que al empujar con la palma. Esto no es solo porque la palma es blanda y el puño expone los huesos, sino que también se debe a que el puño hace contacto en una menor superficie y concentra más la fuerza aplicada. Por esta razón los que practican las artes marciales hacen flexiones con los nudillos en lugar de usar la mano entera. El mismo peso se distribuye de maneras distintas en ambos casos; más concentrado en el puño, más disperso en la mano.

Todos los golpes duros de las artes marciales buscan disminuir la superficie de contacto para concentrar la fuerza; así se pega con el metatarso (pie),nudillos, punta de los dedos, etc.

Calzado

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¿Qué sucede si una dama con tacos altos quiere caminar sobre un terreno fangoso? Seguramente se hundirá, es que todo su peso se concentra en la pequeña superficie de apoyo que le brinda ese par de zapatos.

Para evitar hundirse, debe aumentar la superficie de apoyo. Recuerde que aumentando esa variable disminuye la presión (como en el sube y baja). Por esta razón tanto las raquetas (zapatos) para nieve como los esquís buscan aumentar la superficie de contacto para disminuir la presión de apoyo y así no hundirse en la nieve.

Pero a veces se persigue el fin opuesto. Pensando en los tacos altos se puede ver que unos zapatos así servirían si lo que se busca es justamente hundirse en el terreno. Es el caso de los botines de fútbol. También es el caso de los zapatos de alpinista, hechos con puntas filosas en la base que se aferran al resbaloso hielo. Esas puntas reducen al mínimo la superficie de contacto aumentando al máximo la presión. El resultado es un gran agarre en el hielo.

Puntas agudas

Cuando tomamos un tenedor, no pensamos que lo que hace que el mismo pinche es justamente la menor superficie de apoyo de sus puntas. Toda la fuerza se concentra en esos cuatro puntos. Un clavo concentra toda la fuerza del golpe dado en su cabeza sobre su punta, al igual que las tachuelas. La cabeza chata de las chinches permite hacer fuerza sobre ella y concentrarla en un solo punto, el de apoyo. El principio es similar al de los clavos, pero la amplia superficie de la cabeza permite hacer fuerza con los propio dedos sin lastimarse. En el caso de los alfileres, como están destinados para atravesar cosas blandas como tela,a lo sumo papel, la fuerza requerida no es muy grande, y alcanza una pequeña cabeza para evitar que el alfiler se clave en el dedo que empuja. El filo del cuchillo presenta el mismo principio de disminución de la superficie para aumentar la presión.

Podemos pensar en muchos otros objetos del estilo, como ser espadas, flechas, escarbadientes, arpones, el aparato bucal de los mosquitos para picar, las estacas y más.

Analicemos dos casos interesantes

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Arados: Los arados, sean arrastrados por animales o máquinas, tienen un gran peso y una mínima superficie de apoyo en sus cuchillas porque la idea es justamente que se introduzcan en tierra para removerla.

Patines para hielo: La cuchilla de estos patines parece contradecir el principio que venimos viendo. ¿No se usan acaso zapatos afilados para agarrarse en el hielo? ES verdad, pero nos falta considerar dos pequeñas cosas.

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La primera es que se trata de un filo, no de una aguja. El filo tiene libertad de moverse longitudinalmente pero no a los lados (como el caso del cuchillo), así que el agarre del patín sobre el hielo evitará que se deslice de costado. Y segundo, hay algo que decir sobre el hielo. Cuando este es presionado, se derrite momentáneamente. Disminuyendo la superficie de apoyo del patinador en solo dos cuchillas, se aumenta mucho la presión sobre el hielo,obligando al mismo que se encuentra bajo las cuchillas a derretirse un poco. Esto lo torna sumamente resbaladizo y le permite deslizarse suavemente. Cuando la cuchilla se retira del lugar el agua formada rápidamente vuelve a congelarse dado que regresa a su presión normal.

Transporte

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El peso de un automóvil (que es una fuerza) se distribuye en una superficie de apoyo que no es toda la rueda,sino solo la parte en contacto con el suelo. Las ruedas vienen a ser como los calzados de los automóviles.

El número elevado de ruedas en un transporte pesado busca disminuir la presión sobre el pavimento. También se puede reforzar ese efecto aumentando el tamaño de las mismas, lo que aumenta la superficie de contacto, o haciéndolas más anchas (patonas). En estos casos entran los ómnibus, camiones y vehículos todo terreno.

Si decimos que las ruedas son los zapatos de los transportes, ¿Qué clase de rueda se parecería al esquí? El esquí busca aumentar la superficie para disminuir la presión y no hundirse en la nieve. El equivalente en "ruedas" es la llamada oruga. Se trata de una cinta sinfín con numerosas y pequeñas ruedas en el interior que distribuyen el peso sobre esa cinta. Las orugas son tan útiles para transportes en la nieve como en el barro o terrenos pantanosos; hablamos de los camiones de la Antártida,de tanques de guerra o máquinas para la construcción.

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Las cadenas que se agregan a los vehículos para circular en caminos helados, no mejoran el asunto de la presión pero sí el del agarre. Equivaldría a hablar de zapatos de alpinista.

¿Existe algún transporte que busque minimizar el apoyo para ejercer una fuerte presión sobre la base? Parecería ridículo que exista algo así pues se hundiría y no podría avanzar.

Si juntamos dos metales, estos deslizarán entre sí. Pero si entre ambos la presión se hace muy fuerte, habrá adherencia, y la misma es la base de cualquier transporte, por ejemplo entre la goma y el asfalto. Una rueda que no se adhiera al camino no serviría como transporte.

Pero para construir algo así debería haber carreteras cubiertas de metal, los vehículos tendrían ruedas metálicas y deberían pesar mucho para lograr la adherencia rueda carretera.

Editor: Fisicanet ®

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