Cómo jugar a Elevador hidráulico
- Elige un trabajo y lee en la tarjeta la carga, los émbolos y el empuje o la subida.
- La presión es igual en todo el aceite: F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂. Un diámetro 10 veces mayor es un área 100 veces mayor.
- Para las distancias, el aceite que entra llena el otro cilindro: A₁·d₁ = A₂·h₂. Escribe tu predicción y pulsa Empujar.
- Mira las barras: la elevación crece hacia el peso, o los dos volúmenes de aceite se mantienen iguales.
¿Cómo multiplica la fuerza un elevador hidráulico?
Si aprietas un líquido encerrado en cualquier punto, el aumento de presión llega igual a todas sus partes: es el principio de Pascal. En un elevador hidráulico, un empuje F₁ sobre un émbolo pequeño de área A₁ crea una presión p = F₁ ÷ A₁ en el aceite. El émbolo grande, de área A₂, nota esa misma presión en toda su área, así que empuja hacia arriba con F₂ = p·A₂. Con émbolos de 10 cm² y 1000 cm², un empuje de 118 N levanta un coche de 1,2 t. Las áreas crecen con el cuadrado del diámetro, así que un émbolo 10 veces más ancho da 100 veces más fuerza. Hay un precio. El aceite no se comprime, así que el que sale del cilindro pequeño debe llenar el grande: A₁·d₁ = A₂·d₂. Para subir el coche 1 cm, el émbolo pequeño debe recorrer 100 cm, y el trabajo que entra, F₁·d₁, es igual al que sale, F₂·d₂. Por eso un gato necesita muchos bombeos cortos: el mismo intercambio de fuerza por distancia que una palanca. Los frenos, las excavadoras y los sillones de barbero funcionan así.
Un modelo de aprendizaje acotado
El aceite no se comprime y su propio peso apenas cuenta; los émbolos se deslizan sin rozamiento y el aceite nunca se escapa. La presión es la misma en todo el aceite a la vez. El empuje crece de forma constante desde cero durante 2 s; la carga sube justo cuando p·A₂ alcanza su peso (a menos del 0,05 % aún sube) y luego el émbolo pequeño recorre 30 cm en 1 s. Un recorrido dado, o un número de bombeos de 10 cm, se hace de forma constante durante 2 s. Los anchos crecen con la raíz cuadrada del área y no están a escala; los movimientos de los émbolos sí. Un empuje o un tamaño de émbolo es correcto si levanta la carga con un margen de sobra del 2 % como mucho; un recorrido, con un margen del 2 %; y un número de bombeos, si es el mínimo que hace el trabajo. g = 9,8 m/s². Se juega en tiempo real.