3B Scientific Magdeburg Plates - Manual (Page 14)

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1 manguera con válvula de retención
1 pieza en T con válvula de retención
1 pieza en T
1 conector de manguera de recambio
3. Principio de funcionamiento
La tierra está cubierta por una capa de aire: la atmós-
fera. Al igual que sucede con el resto de la materia, la
fuerza de gravedad también atrae las moléculas de aire
y, por tanto, éstas se concentran sobre la superficie te-
rrestre. La presión atmosférica, ejercida por la masa
de aire que rodea la tierra, tiene su mayor valor al
nivel del mar, y disminuye si aumenta la distancia con
respecto a la superficie terrestre. De manera análoga
al comportamiento de los fluidos, la presión atmosfé-
rica actúa homogéneamente sobre todos los lados de
un cuerpo determinado. En un cuerpo que posea una
cavidad abierta, existe siempre un equilibrio entre la
presión externa e interna del aire. Si la presión interna
se vuelve menor a la externa, fluirá aire hacia el inte-
rior, con lo que se restablecerá el equilibrio. También
en el caso contrario, si la presión interna se torna ma-
yor a la externa, se mantiene la misma tendencia de
equilibrio puesto que el aire fluirá hacia el exterior. Si
la cavidad del cuerpo se encuentra cerrada, en el pri-
mer caso, la fuerza resultante de la diferencia de pre-
sión entre el exterior y el interior actúa sobre la super-
ficie del cuerpo, apretándolo, y, en el segundo caso, se
ejerce una presión hacia afuera, la cual tiende a pro-
vocar la explosión del cuerpo.
El físico y burgomaestre de Magdeburgo, Otto von
Guericke, fue el primero en demostrar la acción de la
presión atmosférica. Sus experimentos sobre el vacío
empezaron en 1650 y llegaron a la cima con el espec-
tacular experimento del año 1654, en Regensburgo,
en presencia del emperador Ferdinand III: Las
semiesferas de Magdeburgo. Guericke evacuó dos
semiesferas de cobre, de un diámetro de 42 cm,
hermetizadas gracias a una junta formada por una
correa de cuero impregnada de aceite y cera. El aire
mantuvo unidas las semiesferas con tal fuerza que ni
siquiera 16 caballos consiguieron separarlas.
4. Servicio
4.1 Demostración de la acción de la presión
atmosférica
•
Antes del experimento se debe comprobar que
las juntas anulares de goma y las placas no pre-
senten daños.
•
Realizar la conexión entre la bomba de mano 8
y la placa de Magdeburgo 3 tal como se muestra
en la figura 1.
• Unir los conectores de manguera, ejerciendo pre-
sión con los dedos y girándolos para fijarlos.
•
Colocar la junta anular de goma deseada sobre la
placa y presionar las dos placas entre sí.
• Si se selecciona la junta anular de menor diáme-
tro, será más fácil separar las dos placas al tirar
de ellas. Una comparación experimental, en la
que se empleen las dos juntas, una tras otra, de-
mostrará la dependencia entre fuerza y superfi-
cie.
• Una segunda persona debe iniciar el proceso de
evacuación del aire con la bomba de mano.
•
Tras una corta secuencia de bombeo se evacua
casi todo el aire entre las placas.
• Demostrar la acción de la presión atmosférica tra-
tando de separar las placas.
•
Airear las placas de Magdeburgo separando la
conexión de manguera.
Fig.1
4.2 Medición cuantitativa
4.2.1 Aproximada determinación experimental de la
presión atmosférica
• Montar el equipo como en 4.1.
•
Evacuar el aire entre las placas.
•
La persona que sostenga las placas de Magdeburgo
debe subirse a una balanza personal y observar
la escala, mientras la segunda persona intenta se-
parar las placas, halando perpendicularmente
hacia el suelo.
• Anotar el valor leído en la balanza al tratar de
separar las placas.
•
Para el cálculo se utiliza la siguiente fórmula:
Presión = fuerza / superficie
• Para determinar la fuerza se debe restar del valor
leído el peso corporal y el peso de las placas de
Magdeburgo. Para convertir el valor de kg a
newtons se lo multiplica por 9,8.
• La fuerza con la que las placas se adhieren co-
rresponde a la fuerza ejercida por la presión del
aire sobre la superficie limitada por la junta anu-
lar. Por tanto, para determinar la superficie se
debe determinar el diámetro interior de la aran-
dela y convertirlo a m².
•
1 N/m² corresponde a 1 Pa. Dado que el valor cal-
culado es muy grande, se recomienda transfor-
mar el resultado a kPa.
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