Page 326 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

15.3 Presión del fluido 307

Figura 15.5 El agua siempre busca su propio nivel, lo cual indica que la presión es independiente del área
o de la forma del recipiente.

El efecto de tal diferencia de presión forzaría al líquido a elevarse más en el recipiente D. Sin
embargo, si se llenan los recipientes con líquido se demuestra que los niveles son iguales en
todos los recipientes.
Parte del problema de entender esta paradoja proviene de la confusión de los términos
presión y fuerza total. Como la presión se mide en términos de la unidad de área, no consi­
deramos el área total cuando se resuelven problemas que incluyen a la presión. Por ejemplo,
en el recipiente A el área del líquido en el fondo del recipiente es mucho mayor que el área
del fondo del recipiente D. Esto significa que el líquido en el recipiente A ejercerá una fuerza
total mayor en el fondo que el líquido del recipiente D. Pero la fuerza más grande se aplica
sobre un área mayor, por lo que la presión es la misma en ambos recipientes.
Si el fondo de los recipientes B, C y D tuvieran la misma área podríamos decir que las
fuerzas totales también son iguales en el fondo de estos recipientes. (Por supuesto, las pre­
siones son iguales a cualquier profundidad.) Se puede preguntar por qué las fuerzas totales
pueden ser iguales cuando los recipientes B y C contienen un mayor volumen de agua. El
agua adicional en cada caso se apoya mediante componentes verticales de las fuerzas ejerci­
das por las paredes del recipiente sobre el fluido (véase la figura 15.6). Cuando las paredes del
recipiente son verticales, las fuerzas que actúan sobre los lados no tienen componentes hacia
arriba. Por tanto, la fuerza total al fondo de un recipiente es igual al peso de una columna recta
de agua sobre el área de la base.

Figura 15.6 La presión en el fondo de cada recipiente sólo es función de la profundidad del líquido y es la
misma en todas direcciones. Puesto que el área en el fondo es la misma en ambos recipientes, la fuerza total
ejercida sobre el fondo de cada uno de ellos es también igual.

Ejemplo 15.4 f Suponga que los recipientes de la figura 15.5 se llenan con gasolina hasta que el nivel del
fluido es de 20 cm por arriba de la base de cada recipiente. Las áreas de las bases de los
recipientes A y 8 son de 20 cm2 y de 10 cm2, respectivamente. Compare la presión y la
fuerza total sobre la base de cada recipiente.