Experimentando con el Principio de Pascal. Aplicación al diseño y construcción de diferentes mecanismos hidráulicos

Autores:

o Esther Pintó Pagès. epinto@xtec.cat
o Maria Neus Borras Filella
o Marta Escolà Ribes
o Adrià Fabra Amorós
o David Romero de Ávila
o Roman Treyak


    • MARCO TEÓRICO: Para entender los contenidos del tema de hidráulica, se han diseñado y construido diferentes dispositivos hidráulicos como una prensa, una mano y un brazo o robot hidráulico accionado con jeringas, poniendo en juego los principios físicos en los que se basan los circuitos hidráulicos utilizados por numerosas máquinas y herramientas.

    Cuántas veces hemos visto una grúa, una excavadora, una pala, un elevador… pues bien, todas funcionan de la misma forma que el proyecto que se ha construido. Vamos a estudiar principios físicos aplicables a los fluidos, concretamente a los líquidos,  como son el concepto de presión y  el principio de PASCAL, realizando una serie de experimentos que se muestran a continuación.


      • PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Funciona aplicando el PRINCIPIO DE PASCAL.

      Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase:

      Los cambios de presión en un fluido incomprensible (líquido) 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.


        • EXPERIMENTO “ESFERA PERFORADA”: El principio de Pascal se ha comprobado utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y conectada a una jeringa. Al llenar la esfera con agua y ejercer una fuerza sobre el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros a la misma  velocidad y por tanto con la misma presión.

        • EXPERIMENTO “PRENSA HIDRÁULICA”: También se ha comprobado dicho principio, utilizando dos jeringas conectadas entre sí por un tubo, se presiona el émbolo de una jeringa y la presión hace levantar la otra. Este experimento nos ha permitido determinar la sección para multiplicar  la fuerza en el otro émbolo.

        • DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MANO HIDRÁULICO. Se ha construido una mano a escala 2:1 donde los movimientos de los dedos se consiguen mediante el accionamiento de unas jeringuillas de 5ml de capacidad. A la vez, cada uno de los dedos es accionado por otra jeringuilla de la misma capacidad y conectado con un tubo del mismo diámetro que la salida de la misma.


        o  DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BRAZO HIDRÁULICO: Este proyecto ha consistido en el diseño y la construcción de un brazo hidráulico hecho con materiales reciclados. Los materiales utilizados han sido: cartón, cinta aislante de color negro , palillos de brocheta, palos de helado, alambre, tubo de goma de acuario y jeringuillas. El proyecto consiste en un brazo mecánico que sirve para levantar y desplazar pequeños objetos. A continuación, se han montado todos los componentes como se puede ver en el vídeo dando lugar a dos partes. La primera, una parte fija, donde se encuentran los mandos de accionamiento del brazo, y la segunda, una parte móvil que consta de tres movimientos diferentes, el de apertura de la pinza, el de elevación y el de giro. Esta última está formada por una pinza en el extremo, y otras dos partes con dos articulaciones, que simulan el hombro y el codo de un brazo humano. Todo ello funciona a partir de la presión que se trasmite desde unas jeringuillas de control hasta otras que forman el brazo mediante el principio de Pascal.

        ¿Qué se pretende demostrar?


          • Diferentes experimentos que permiten trabajar con el concepto de presión y el Principio de Pascal.

          • La aplicación al diseño y construcción de tres proyectos concretos, la prensa, la mano hidráulica y el brazo hidráulico.

          Dirigido a:


            • Gran Público

            • Primaria

            • Secundaria

            Materiales necesarios:


              • Jeringas de diferentes diámetros y capacidades, de 5ml, de 10ml, de 20 ml y 60 ml.

              • Disoluciones acuosas de diferentes colores realizadas a partir de colorantes alimentarios.

              • Tubo de PVC transparente del diámetro de las diferentes jeringuillas para conectarlas entre sí.

              • Pesas de diferentes masas para realizar el movimiento de la prensa.

              • Diferentes materiales reciclados como cartón, cinta aislante, palillos, goma “eva” y otros.

              • Todos estos materiales pueden verse en las fotografías que se adjuntan.

              Riesgos:


                • Los proyectos descritos anteriormente no presentan ningún riesgo.

                Enlaces:


                  •  Vídeos donde se pueden visualizar los diferentes proyectos.

                  https://youtu.be/qEGTeu0HrbA 

                   

                   

                  Para saber más:


                    • Para poder observar con más detalle los proyectos realizados, se puede visitar el canal de tecnología del instituto Torre Vicens.