Aplicación del principio de Pascal en un elevador hidráulico casero

2. Artículo científico:

En este proyecto he querido investigar el principio de Pascal, lo que me llevó a saber que este principio es el que se utiliza para los sistemas hidráulicos. Me interesó este tema porque se aplica en el día a día como en las camillas de los dentistas, excavadoras, frenos, grúas y elevadores de coches, lo que he querido replicar yo en pequeño. El principio de Pascal establece que cuando se aplica un cambio de presión a un fluido encerrado, ese cambio se transmite sin disminución a todas partes del fluido y las paredes del recipiente. Gracias a esto, una fuerza pequeña puede provocar movimiento en otra parte del sistema, aunque esta parte sea más grande.

También, investigar sobre el Principio de Pascal me ha llevado a saber más sobre la presión en fluidos, en la que se estudia el concepto de presión como una fuerza aplicada sobre una superficie, que en este caso se aplica sobre un émbolo circular de área πr^2 y perímetro 2πr.

Comencé con la pregunta de investigación ¿En qué medida afecta el volumen de agua destilada (ml) en un sistema hidráulico casero a la presión (Pa) generada al aplicarse una fuerza? con la idea principal de crear el sistema hidráulico casero y llegando a investigar sobre el Principio de Pascal. Con la hipótesis de que cuanta más cantidad de agua haya el sistema, menos presión habrá que ejercer para que funcione el sistema y al revés, son inversamente proporcionales, si hay presencia de aire o una cantidad insuficiente de líquido, puede impedir que la presión se transmita correctamente. Y de aquí se puede sacar la variable dependiente (presión, medida en pascales) y la independiente (volumen del agua, medida en mililitros). Esto lo comprobé con una experiencia conectando dos jeringuillas con un tubo, una de ellas llena de agua y la otra no, luego al conectarlas y expulsar el agua de una, la otra bajaba, si  no había suficiente agua, esto no funcionaba el sistema.

Para demostrar mi hipótesis y el funcionamiento del sistema he hecho un elevador hidráulico casero utilizando jeringuillas, tubos y agua. El objetivo era comprobar cómo el agua transmite la presión y cómo esto puede utilizarse para levantar un coche de juguete.

Los objetivos de esta experiencia convertida en experimento eran principalmente comprender el Principio de Pascal, pero también, saber cómo aplicarlo, en qué situaciones se aplica, y la gran utilidad que tiene.  Además, como objetivo final una vez comprendido todo era aplicarlo en la vida real creando un sistema hidráulico completo y funcional. 

Primero, se montó el elevador hidráulico con cartón reciclado, cuatro jeringuillas de 60 ml, dos tubos para conectar las jeringuillas, colorante alimentario, agua y silicona caliente para pegarlo todo. Para empezar, se utilizó un cuadrado de poco más de 20 cm de lado, en esta, con la silicona se pegan en el centro de manera paralela dos rectángulos de cartón enfrentados  de manera vertical de 6 x 20 cm. Una vez están firmemente pegados, de nuevo con la silicona, por dentro se pega a cada cartón una jeringuilla de manera vertical con la boquilla hacia arriba, y a las otras jeringuillas (las que no fueron pegadas) se llenaron con agua teñida de colorante y se conectaron cada una con un tubo a una jeringuilla, comprobando que no haya fugas de agua ni aire en el interior del circuito y se comprobó que funcionara correctamente.

Mediante estos pasos (redactados de manera resumida en este informe) se pudieron sacar conclusiones y comprobar la hipótesis. Se observó como la presión aplicada en un punto se transmite y genera movimiento en la otra parte del sistema, teniendo en cuenta que el circuito estaba bien sellado y sin presencia de burbujas de aire.  Aunque en el video se utilizo el montaje hecho para el sistema hidráulico como un sistema eólico (que funciona igual pero con aire), para hacerlo con agua el día de la ciencia.

Este modelo también ayuda a mostrar cómo funcionan los sistemas hidráulicos y eólicos reales, aunque en los de verdad, el émbolo de un lado es más pequeño que del otro, pero fue una buena manera de relacionarlo con los conceptos relacionados con la teoría, por lo que se podría decir que los resultados obtenidos apoyan lo mencionado por el principio de Pascal. Es una manera de ver la física de forma mas practica y comprobar el funcionamiento de uno de los principios más conocidos.

Idea general del experimento:

5. Póster científico:

(se subirá una imagen cuando esté hecho para el día de la ciencia)