Física (03) · Unidad 7 — Hidrostática
Densidad y presión
La presión no es lo mismo que la fuerza: es fuerza repartida por unidad de área. Por eso un clavo perfora y un ladrillo apoyado no.
La explicación
Densidad
Es una propiedad del material, no del objeto: un clavo y una viga de acero tienen la misma densidad. Por eso sirve para identificar de qué está hecho algo.
Los valores de referencia que conviene tener:
hielo: 920 kg/m³ · aceite: ~900 kg/m³
aluminio: 2.700 · acero: 7.800 · mercurio: 13.600
Con el agua como vara, cualquier resultado se controla en un segundo: si te da que un metal flota en agua, hay un error.
La conversión que siempre hace falta: de kg/m³ a g/cm³ se divide por 1000. No hay que rehacerla cada vez.
Presión
Se mide en pascales (1 Pa = 1 N/m²). Es la fuerza repartida sobre la superficie: la misma fuerza puede ser inofensiva o perforar algo, según sobre cuánta área se aplique.
Otras unidades que aparecen:
1 atm = 760 mm de mercurio
La fuerza tiene que ser perpendicular
En la fórmula sólo entra la componente perpendicular a la superficie. Una fuerza que empuja de costado no genera presión sobre esa cara. Si la fuerza viene en ángulo, hay que descomponerla primero y usar sólo la componente normal.
Por qué importa el área
· Un cuchillo filoso corta mejor no porque se haga más fuerza, sino porque el área es diminuta y la presión enorme.
· Las raquetas de nieve hacen lo contrario: reparten el mismo peso sobre mucha área y la presión baja lo suficiente para no hundirse.
· Un elefante puede ejercer menos presión sobre el suelo que una mujer con tacos: mucho más peso, pero muchísima más área.
Ese último es el que conviene tener a mano: muestra que fuerza y presión no son lo mismo, que es todo el punto del tema.
Peso específico
A veces aparece en vez de la densidad:
Se mide en N/m³. La diferencia con la densidad es el factor g, y confundirlas cambia el resultado por 10. Si un dato viene en N/m³, es peso específico.
Control de unidades
Antes de reemplazar, pasá todo al SI: metros, kilogramos, segundos. Los errores de este tema casi nunca son conceptuales — son centímetros mezclados con metros, y como el volumen va al cubo, un factor 100 en la longitud es un factor un millón en el volumen.
Un bloque de aluminio (δ = 2700 kg/m³) mide 20 cm × 10 cm × 5 cm. ¿Cuánta presión ejerce apoyado sobre su cara más grande? ¿Y sobre la más chica? (g = 10)
Volumen (paso todo a metros):
Masa y peso:
P = m·g = 27 N
Sobre la cara grande (20 × 10 cm = 0,02 m²):
Sobre la cara chica (10 × 5 cm = 0,005 m²):
Es el mismo bloque y el mismo peso, pero cuatro veces más presión: el área es cuatro veces menor. La presión depende de cómo apoyás, el peso no.
Dónde se cae la mayoría
- Confundir 1 g/cm³ con 1 kg/m³. Hay un factor 1000.
- Usar el área total cuando la fuerza actúa solo sobre parte de ella.
- Olvidar que la fuerza de la definición es la componente perpendicular.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Densidad y presión →