ELEVADOR HIDRAULICO

ELEVADOR HIDRAULICO El Elevador hidráulico es una máquina que utiliza la incomprensibilidad de los líquidos (no se pueden comprimir) para conseguir multiplicar la fuerza aplicada y levantar pesadas cargas realizando varios esfuerzos pequeños. OBSERVACION: En la vida cotidiana podemos observar diferentes máquinas como las grúas, excavadoras, cargadores frontales, gatas hidráulicas, etc. que poseen pistones hidráulicos para desarrollar una enorme fuerza para realizar su trabajo y mover materiales de gran peso.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Cómo hacen las máquinas para desarrollar tanta fuerza y ser capaces de mover o levantar cosas tan pesadas?

RECOLECCION DE DATOS Vamos a realizar un pequeño ejercicio para ver qué ocurre: Tomamos una jeringa y la llenamos con aire, luego tomamos otra y la llenamos con líquido. A ambas le cerramos la salida y le aplicamos un poco de presión. Podemos notar que en la jeringa que tiene aire podemos desplazar el pistón y comprimir el aire, luego al quitar la presión el aire se expande y regresa el pistón a su posición inicial; pero, en la jeringa que contiene líquido, por más esfuerzo que hagamos no podemos moverla. Esto nos muestra que los líquidos no se pueden comprimir (incomprensibilidad) y que podemos usar esta característica para aplicar una fuerza a distancia.

Veamos qué ocurre si usamos dos jeringas de diferente diámetro. Podemos apreciar que la fuerza aplicada a la jeringa más delgada, se hace mayor al llegar a la jeringa más gruesa. Podemos utilizar esta característica para multiplicar nuestra fuerza.

HIPOTESIS Las máquinas que observamos usan sus pistones al igual que nuestras jeringas, tienen diferente diámetro y contienen líquido en su interior para aprovechar la incomprensibilidad de los líquidos y aplicar una fuerza multiplicada a distancia.

EXPERIMENTACION Tomamos dos jeringas, que van a simular los pistones que tienen estas máquinas y las vamos a unir con una pequeña manguera. Como podemos notar, una de las jeringas es más gruesa que la otra. Vamos a ver cómo funciona: Cuando desplazamos el émbolo de la jeringa delgada una cierta distancia, observamos que el émbolo de la jeringa gruesa solo es de la mitad. Esto es debido a que la superficie de la jeringa gruesa es el doble que el de la primera. Pero veamos qué pasa con la fuerza que se aplica: la fuerza aplicada en la jeringa delgada, se duplica al llegar a la jeringa gruesa. Si la diferencia de superficie de los émbolos fuera cuatro, seis o diez, la fuerza multiplicada será proporcional, es decir, cuatro, seis o diez veces mayor. De esta manera, las máquinas que describimos inicialmente pueden desarrollar gran fuerza para poder realizar su trabajo.

Aquí tenemos un elevador hidráulico que tiene como componentes:    

Una plataforma elevadora Un depósito de fluido Un circuito hidráulico Varios pistones.

Esta plataforma que hemos construido tiene pistones de diferente diámetro, precisamente para observar cómo influye la superficie del émbolo en el funcionamiento del elevador.

Podemos notar que necesitamos aplicar muy poca fuerza para mover la jeringa más delgada aunque la plataforma se eleva muy lentamente, esto es debido a la gran diferencia que existe entre la superficie de los dos émbolos. A medida que vamos cambiando a las jeringas de mayor diámetro el elevador sube más rápidamente pero, tenemos que aplicar una fuerza mayor y realizar un mayor esfuerzo. Esto implica que el trabajo para elevar completamente la plataforma requiere de una cantidad de energía que siempre será la misma, ya sea que usemos la jeringa más delgada o la más gruesa.

CONCLUSIONES Los líquidos no se pueden comprimir y cuando se les aplica una fuerza, pueden ser enviados a través de tuberías transmitiéndose la presión generada con igual intensidad en todo su recorrido. Cuando se utilizan pistones de diferente diámetro, la presión ejercida en el pistón más delgado, se multiplica tantas veces como aumente el diámetro del pistón más grueso. Las máquinas observadas aprovechan la incomprensibilidad de los líquidos y el Principio de Pascal para transmitir la fuerza entre sus pistones y multiplicarla. Cuando tengamos que realizar un trabajo que requiera de mucha fuerza para mover la masa de un cuerpo y no podamos hacerlo directamente, podemos recurrir al elevador hidráulico que utiliza la incomprensibilidad de los líquidos y el Principio de Pascal para multiplicar nuestra fuerza y hacerlo con mayor facilidad con varios pequeños esfuerzos.

REFERENCIAS: Pascal, Blaise (Clermont-Ferrand, 19 de junio 1623 - París, 19 de agosto de 1662) fue un matemático, físico, filósofo cristiano y escritor francés. Sus contribuciones a las matemáticas y las ciencias naturales incluyen el diseño y construcción de calculadoras mecánicas, aportes a la Teoría de la probabilidad, investigaciones sobre los fluidos y la aclaración de conceptos tales como la presión y el vacío. PRINCIPIO O LEY DE PASCAL

La presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.[

OBSERVACION

1ra etapa: Percibir y examinar el fenómeno. Determinar el problema.

RECOLECCION DE DATOS

2da etapa: Acumulación de información en forma ordenada.

HIPOTESIS

3ra etapa: Enunciados que tratan de explicar los hechos observados a partir de experiencias previas. Inferir, predecir.

EXPERIMENTACION

4ta etapa: Reproducir o simular el fenómeno que permita comprobar la hipótesis. 5ta etapa: Explicar cómo ocurren los hechos demostrados por la experimentación.