Los antiguos romanos no conocían los vasos comunicantes, por lo que sus acueductos ocupaban una gran longitud sobre la superficie de la tierra y se construían con una pendiente descendente uniforme para hacer llegar el agua de un sitio a otro.
Afortunadamente, hoy ya conocemos el funcionamiento de los vasos comunicantes y ya no necesitamos acueductos enormes para la distribución del agua.
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Vasos Comunicantes
Los vasos comunicantes son vasos que están unidos entre sí y que tienen un fondo común.
Si tenemos 2 tubos comunicados y echamos agua, el líquido del agua subirá por los dos tubos hasta alcanzar la misma altura en los dos tubos y se quedará en reposo.
Si echamos más agua el líquido subirá la misma altura en los dos vasos.
Pero vale más una imagen que mil palabras, por eso quiero que veas el siguiente video.
Siempre que tengamos un solo líquido igual en todos los vasos comunicantes, sucederá que el liquido igualará la altura en todos los vasos comunicantes.
OJO si el líquido es diferente en cada vaso esto ya no ocurrirá, luego lo veremos.
Esto se debe a la presión atmosférica, ya que el aire de la atmósfera ejerce la misma presión en la superficie de los vasos (el peso del aire por arriba del líquido), equilibrándose el sistema al alcanzar el mismo nivelo altura.
Luego demostraremos física y matemáticamente el por qué tiene todos los vasos la misma altura de líquido.
Fórmula de los Vasos Comunicantes
Podemos calcular la altura (h) que tomará el líquido en unos vasos comunicantes de la siguiente fórmula:
p = g ρ h
Dónde:
p = Presión del líquido en el fondo del recipiente.
g es la aceleración de la gravedad.
ρ es la densidad del líquido (kg / m3);
h será la profundidad (altura de la columna de líquido).
Esta fórmula determina la presión del líquido en el fondo del recipiente, pero podemos despejar h.
h = P/g ρ
Demostración de los Vasos Comunicantes
La presión en la superficie de los vasos comunicantes tiene que ser la misma porque es la presión atmosférica, y esa no cambia.
En el ejemplo siguiente, p´2 = p´1 = Presión Atmosférica.
Si llamamos p a la presión atmosférica y despejamos h tenemos que
h1 = p/g ρ
h2 = p/g ρ
La densidad es la misma porque es el mismo líquido en todos los vasos comunicante, y la gravedad es también la misma en la superficie de la tierra.
Obligatoriamente h1 = h2
Quiere decir que es igual la altura alcanzada en cualquier vaso de los comunicantes.
Queda Demostrado.
Esto mismo ocurrirá en cualquier altura de los vasos comunicantes, no solo en la superficie.
Si te fijas en el ejemplo anterior p1=p2, según el principio de Pascal.
Vasos Comunicaste y Líquidos Diferentes
Si los líquidos en el recipiente son diferentes, entonces el nivel es más alto en el recipiente en el que el líquido tiene una densidad más baja.
Es decir, si se vierte un líquido de una densidad en un recipiente y otro, en el segundo, entonces, en equilibrio, sus niveles no serán los mismos.
Esto se demuestra claramente mediante la fórmula que vimos anteriormente.
h1 = p/g ρ1
h2 = p/g ρ2
Cuanto más grande sea la densidad (ρ) entonces al estar en el denominador, menor será la altura alcanzado por el fluido o líquido.
La presión y la gravedad es la misma para los 2 líquidos.
Ejemplos de Vasos Comunicantes
En la naturaleza, ejemplos de vasos comunicantes en manantiales y pozos artesianos, en los que el pozo está por debajo del nivel del agua subterránea y el agua misma surge del pozo.
Aunque estos lugares, donde el agua fluye de un pozo directamente sin otra ayuda, son relativamente raros.
Por lo general, un pozo artesiano se hace perforando un pozo muy profundo y equipándolo con una bomba de extracción del agua.
El suministro de agua de los edificios residenciales se basa en el principio de vasos comunicantes.
La estación de bombeo bombea agua a la torre de agua, que es más alta que el edificio más alto.
Desde el embalse, que se encuentra en la torre de agua, a través de tuberías subterráneas, el agua circula por las tuberías de agua hasta las casas, donde busca elevarse a la misma altura a la que se ubica el embalse de la torre de agua.
Esto hace que si todas las casas están por debajo del nivel del depósito tienen asegurado que les llega presión de agua suficiente en al abrir el grifo, sin necesidad de otra ayuda como por ejemplo una bomba de agua.
Para saber más visita: Instalación de Agua en las Viviendas
Un dispositivo que utiliza el principio de vasos comunicantes y la ley de Pascal (la presión ejercida sobre un líquido o gas se transmite sin cambios a cada punto del líquido o gas) es una prensa hidráulica (gato).
Consta de dos cilindros conectados, uno estrecho y otro ancho.
Los cilindros están llenos de un fluido, por ejemplo agua o aceite.
Cuando se presiona el pistón del cilindro estrecho, el cilindro más grande recibe tantas veces más presión que la aplicada, cuántas veces el área del pistón más grande es mayor que el área del pistón más pequeño.
F1/S1=F2/S2
Por lo tanto, una persona podría levantar un coche con una mano.
Para saber más visita: Principio de Pascal
El nivel consiste en un tubo curvo que no está completamente lleno de alcohol y queda un poco de aire en él (burbuja de aire).
En una superficie horizontal, la burbuja de aire se detiene en el medio del tubo.
Sirve para comprobar la horizontalidad de un muro, por ejemplo.
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