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Definición fundamental de presión

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Laboratorio del siglo XVII que mide la presión con un manómetro en mecánica de fluidos.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La presión se define como la fuerza perpendicular ([latex]F[/latex]) aplicada a la superficie de un objeto por unidad de área ([latex]A[/latex]) sobre la cual se distribuye dicha fuerza. La fórmula es [latex]p = frac{F}{A}[/latex]. Es una magnitud escalar, lo que significa que tiene magnitud pero no dirección. La unidad del SI para la presión es el pascal (Pa), equivalente a un newton por metro cuadrado.

El concepto de presión evolucionó a partir de los primeros estudios de mecánica y fluidos. Si bien pensadores anteriores como Arquímedes comprendieron la flotabilidad, la cuantificación formal de la presión como fuerza por unidad de área se cristalizó durante el siglo XVII a través del trabajo de científicos como Evangelista Torricelli y Blaise Pascal. La presión es un concepto fundamental en termodinámica y mecánica de fluidosEs una propiedad intensiva, lo que significa que no depende del tamaño del sistema. En un fluido estático, la presión aumenta con la profundidad debido al peso del fluido que se encuentra encima. Este es el principio en el que se basan los manómetros y barómetros. Para los gases, la presión se entiende a nivel microscópico como la fuerza promedio de las colisiones moleculares en las paredes del recipiente. Esta teoría cinética de los gases conecta la propiedad macroscópica de la presión con el comportamiento microscópico de los átomos y las moléculas. La fórmula [latex]p = frac{F}{A}[/latex] es una definición macroscópica. Para una fuerza aplicada en un ángulo [latex]theta[/latex] con respecto a la normal de la superficie, la fórmula se convierte en [latex]p = frac{F costheta}{A}[/latex]. En mecánica de medios continuos, la presión se representa a menudo como la parte isotrópica del tensor de esfuerzos, que describe las fuerzas internas de un material continuo. Esta visión más avanzada permite el análisis de la presión en sólidos y flujos de fluidos complejos donde las fuerzas no son uniformes ni perpendiculares. Comprender la presión es fundamental para diseñar desde las alas de los aviones, que dependen de las diferencias de presión para generar sustentación, hasta los sumergibles de aguas profundas construidos para soportar una inmensa presión externa.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Principio de flotabilidad de Arquímedes
  • El trabajo de Galileo Galilei sobre mecánica y gravedad
  • La invención del barómetro por Evangelista Torricelli.
  • Las leyes del movimiento de Isaac Newton

Aplicaciones

  • sistemas hidráulicos
  • pronóstico del tiempo
  • pruebas de ciencia de materiales
  • medición médica de la presión arterial
  • herramientas neumáticas

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Trajes de presión autoajustables para astronautas basados ​​en datos fisiológicos en tiempo real
  • Neumáticos inteligentes que alteran dinámicamente la presión para un agarre y una eficiencia óptimos
  • microfluidos devices using precise pressure gradients for cell sorting
  • materiales de construcción sensibles a la presión que detectan la tensión estructural
  • Técnicas avanzadas de conservación de alimentos que utilizan presión hiperbárica para matar microbios sin calor.
  • Sistemas de retroalimentación háptica basados ​​en presión para realidad virtual
  • Dispositivos de recolección de energía que convierten las fluctuaciones de la presión ambiental en electricidad.
  • Materiales de camuflaje adaptables que cambian de textura según la presión externa.
  • implantes de administración de fármacos activados por presión
  • ultrasónico cleaning systems using controlled pressure waves in a liquid medium
Related to: pressure, force, area, pascal, scalar, fluid mechanics, thermodynamics, SI unit, newton, mechanics.

Contexto histórico

Definición fundamental de presión

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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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