Desde 1821
Sala Blas Cabrera Felipe
IES Canarias Cabrera Pinto
Mecánica
La Mecánica es la Ciencia que se ocupa del estudio de la acción de las fuerzas sobre los cuerpos y los movimientos que producen.
Desde la antigüedad el hombre ha hecho uso de algunos conocimientos de mecánica para resolver problemas prácticos, así en el Antiguo Egipto se construyeron máquinas simples para las construcciones o los regadíos.
Arquímedes (s. III a.C.) es considerado el mayor cientÃfico de la antigüedad. Son de destacar sus trabajos sobre hidrostática (el principio de Arquímedes) y algunos inventos prácticos como el tornillo hidráulico o tornillo de Arquímedes (4).
Herón (s. I a.C.) introdujo numerosas innovaciones sobre todo en mecánica, neumática y óptica. Desarrolló numerosos inventos entre los que sobresalen el aelópilo, un precursor de la máquina de vapor y la bomba de succión, destinada a combatir incendios (76, 80).
En el siglo XVII los estudios sobre la presión atmosférica llevados a cabo por Torricelli, Pascal y otros, conduce al dominio de la hidrostática: Principio de Pascal (89) y como aplicación de éste a la construción de la prensa hidráulica (18).
PNEUMÁTICA
Se llamaba pneumática a la parte de la física que tenía por objeto el estudio del comportamiento del aire, en la actualidad la rama de la física que se ocupa de esto es la mecánica de fluidos, que trata desde un mismo punto de vista a gases y líquidos, tanto en el equilibrio (estática), como en movimiento (dinámica).
Máquina neumática (118). Fue inventada por Otto von Guericke (1602-1686), burgo de Magdeburgo, en 1650 para producir vacíos en recipientes tales como ampollas de vidrio. Con ella hizo experimentos que se han hecho famosos, como por ejemplo la demostración del peso del aire (no pesa lo mismo un globo lleno de aire que uno en el que se ha hecho el vacío), o la demostración de lo grande que es la presión atmosférica, para ello utilizó unos Hemisferios de Magdeburgo (11, 39); se trata de una esfera hueca dividida en dos partes que encajan perfectamente. Si existe aire en su interior, ambas partes son muy fáciles de separar, pero si se hace el vacío (se saca el aire mediante una máquina de vacío), entonces es muy difícil de abrir. Von Guericke, una vez hecho el vacío, hizo que cuatro caballos tiraran de ambas partes de la esfera y no pudieron separarlas. Con ayuda de su máquina examinó una serie de fenómenos: una llama privada de aire se apaga, el sonido no se propaga en el vacío, la caída de graves y aplicó el principio de Arquímedes a los gases con el uso del Baroscopio (13). Durante el s. XIX, el uso de la máquina neumática permitió realizar descargas eléctricas en presencia de un gas "enrarecido" (a baja presión) y lo que al principio fue una mera comprobación de efectos luminosos, se convirtió en una fuente de información sobre los componentes de los átomos. El electrón y el protón fueron descubiertos mediante descargas en gases enrarecidos en ampollas de vidrio en las que se había hecho el vacío previamente. Los conocimientos que hoy tenemos de la estructura de la materia debe mucho a las bombas neumáticas.
El manómetro (45) se utiliza para medir la presión de los gases encerrados en un recipiente.
Otros instrumentos que proceden de investigaciones realizadas durante el s. XIX y que se pueden encontrar en la exposición son el aparato de Plateau (72), que estudia las fuerzas entre las moléculas de un líquido y el aparato de curvas de Lissa (33) que estudia la composición de movimientos vibratorios.
LA BALANZA
Ya 2.600 años a.C. los egipcios utilizaban la balanza de brazos iguales y hacia 2100 a.C. la balanza de brazos desiguales, llamada hoy balanza romana.
La balanza de Roberval (84) es una balanza de uso corriente que hasta hace pocos años se podía encontrar en muchos comercios.
La balanza (84, 108, 116) adquiere una gran importancia para la ciencia cuando, en el siglo XVIII, Lavoisier reconoció el valor de la mediciones precisas y la utilizó sistemáticamente en sus trabajos, lo que dio lugar al nacimiento de la química moderna.
Otro uso de la balanza es la determinación de densidades de sólidos y líquidos mediante la balanza hidrostática (65, 83) por aplicación del principio de Arquímedes.
Actividades
Una vez que hemos observado las diferentes balanzas expuestas contestar a las siguientes preguntas:
- Relacionar las diferentes partes de una balanza.
- Clasificar las balanzas expuestas por su uso.
- ¿Cuál es la unidad de masa en el sistema internacional de unidades?
- Convertir en kg las siguientes medidas: 1.000 g, 1.000 mg, 100 cg.
- Escribir la definición operacional de densidad de un cuerpo. Distinguir masa, peso y densidad.
- ¿Qué pesa más un frasco lleno de aire o el mismo vaso vacío?
- ¿Cómo se puede extraer el aire del vaso anterior?
- ¿Por qué pesa un cuerpo?
- El peso de un cuerpo es una fuerza, ¿sabes escribir la definición operacional del peso de un cuerpo en la superficie terrestre? ¿Y para un lugar suficientemente alejado?
- Escribir la definición operacional de presión.
- Después de fijarte bien en los hemisferios de Magdeburgo y de consultar la referencia correspondiente en este documento, resuelve el siguiente problema:
- Los hemisferios de Magdeburgo, si están llenos de aire se abren fácilmente, pero si se extrae el aire es prácticamente imposible abrirlos. ¿Es esto una prueba de que el aire pesa mucho? ¿Por qué?
- Calcular la presión que ejerce la atmósfera sobre unos hemisferios de Magdeburgo de 10 cm de diámetro.
- Prestando atención a los aparatos expuestos, podemos notar que varios de ellos tienen, entre sus elementos, incorporadas bombas impelentes o aspirantes. ¿Puedes identificar qué aparatos son estos?
- Observando cuidadosamente el aparato, dibujar un esquema y describir el funcionamiento de la bomba de incendios.
- Dibuja un esquema y describe el funcionamiento de la prensa hidráulica, ¿sabrías decir en qué principio se fundamenta?
- Escribe la expresión del principio de Pascal.
- La prensa hidráulica sirve para aumentar el efecto de una fuerza. La fuerza aplicada sobre la superficie de un émbolo se transmite a la superficie, mucho mayor, de otro. Se establece la relación siguiente entre presiones: F/S= f/s
- Calcular qué fuerza habrá que realizar para levantar un cuerpo de 1.000 kg de masa, si los diámetros de los émbolos son respectivamente, 1 m y 10 cm.
- Un baroscopio es útil para comprobar el Principio de Arquímedes, relacionado con el empuje que experimenta un cuerpo sumergido en un líquido o en un gas. Dibujar las fuerzas que actúan sobre cada uno de los dos cuerpos del baroscopio, mediante un diagrama, e intenta dar una explicación de los hechos.
Fecha de creación: 24-junio-2012
Última actualización: 22-marzo-2016
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