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May 20, 2024

Levantar una carga grande usando líquidos

Una actividad hidráulica de Science Buddies Conceptos clave FísicaIngenieríaMáquinas simplesFuerzaPresión Introducción Ni siquiera el ser humano más fuerte podría levantar un camión en el aire. Nuestros cerebros,

Una actividad hidráulica de Science Buddies

Conceptos claveFísicaIngenieríaMáquinas simplesFuerzaPresión

Introducción Ni siquiera el humano más fuerte podría levantar un camión en el aire. Nuestros cerebros, sin embargo, son lo suficientemente inteligentes como para crear una herramienta que puede levantar objetos pesados ​​por nosotros: ¡elevadores hidráulicos! Puede encontrarlos en talleres de reparación de automóviles, en ascensores para sillas de ruedas e incluso en obras de construcción de rascacielos. Usan agua (u otros líquidos) para aumentar la fuerza disponible para levantar cosas. ¡Y podrás construir uno en esta actividad! Pruébalo y descubre cuánto más fácil es levantar objetos con el poder del agua.

Fondo Si alguna vez ha utilizado una carretilla, sabrá que puede ayudar a levantar objetos pesados: levantar las manijas de la carretilla es más fácil que levantar el objeto en sí. Un elevador hidráulico realiza la misma tarea. Te permite mover un objeto pesado con mucho menos esfuerzo.

"Hidráulico" se refiere a herramientas que funcionan moviendo líquidos, como agua o aceite. No puedes comprimir líquidos (a menos que tengas equipo especial). Esto significa que no importa con qué fuerza presiones un líquido, no podrás cambiar notablemente su volumen. ¡Pruébalo! Llene una jeringa de medicamento oral con agua, cierre la punta abierta con un dedo e intente presionar el émbolo. Verá que no puede. Incluso si pudieras colocar un elefante en el émbolo, no comprimiría el líquido en la jeringa. Entonces, ¿qué podrás hacer con esta energía hidráulica?

En el esfuerzo por mover algo, no sólo es importante ejercer fuerza sino también considerar toda el área sobre la que se extiende la fuerza. Piensa en un momento en el que jugaste con Play-Doh. Introducir un dedo en la masa es fácil, pero empujar la palma de la mano en la masa es más difícil; probablemente haya sentido más resistencia. Debido a que su mano tiene una superficie más grande, su esfuerzo se distribuye en un área más grande y la masa no recibe tanta fuerza por cada pulgada cuadrada como cuando se empuja con un solo dedo. Ahora piense en este problema a la inversa: a veces desea menos fuerza por pulgada cuadrada, como cuando intenta levantar algo. ¿Hay alguna manera de colocar un objeto en una superficie más grande para que genere menos presión cuando intentas levantarlo? ¡Prueba la actividad para descubrirlo!

Materiales

Preparación

Procedimiento

Observaciones y resultados Probablemente le resultó más fácil levantar el frasco con la jeringa grande de ayuda. En esa combinación, el frasco probablemente también se movió una distancia mucho más corta.

Cuando presiona un émbolo, el líquido dentro del sistema cerrado presiona con la misma cantidad de presión contra el otro émbolo. Debido a que la presión se crea aplicando fuerza sobre un área, un pequeño empujón en un área pequeña crea la misma presión que un empujón mucho mayor en un área mucho más grande. Es por eso que un elevador hidráulico puede multiplicar una fuerza: empujas un émbolo pequeño, la presión que se crea se mueve a través del líquido hasta un émbolo mucho más grande, y la carga en el émbolo más grande siente un empujón mucho mayor que el primero. hecho. Por esa razón era más fácil y, si lo intentabas, podías mover más peso con una jeringa de ayuda grande que con una pequeña.

¿Viste cómo se transfirió líquido de una columna a otra en el proceso? Debido a que el volumen de líquido no cambia, el émbolo más grande no se moverá tanto como el más pequeño. ¡Pero esa es la desventaja de poder levantar un objeto pesado!

Más para explorar ¡Levántelo! Levantar una carga usando hidráulica, de Science Buddies La multiplicación de la fuerza mediante un sistema hidráulico, de Wisc Online Levantamiento pesado con una palanca, de Scientific American Actividades STEM para niños, de Science Buddies

Esta actividad fue presentada en colaboración con Science Buddies.

Meghan Bartels

Andrea Thompson

Timothy Kundro, Samir Nurmohamed, Hemant Kakkar y Salvatore Affinito | opinión

Sara Scoles

Laura Leffer

Kate Evans