Nivel: Básico · Física · Necesitas: fuerza en newtons y área · 14 minutos
Regla: la presión es la fuerza perpendicular por unidad de área: P = F / A. Unidad SI: pascal (Pa) = N/m². Misma fuerza en menos área → más presión (la chincheta); misma fuerza repartida → menos presión (el libro apoyado de plano).
Después de densidad (masa/volumen) llega otra razón clásica: fuerza/área. Explica por qué no te hundes en la nieve con raquetas, por qué duele un taco de aguja y por qué bajo el agua «sientes» más presión. Aquí: fórmulas, problemas de dificultad creciente, una trampa típica y una mini-medición casera.
Fórmulas, unidades y conversiones
| Magnitud | Fórmula / dato | Unidad | Notas |
|---|---|---|---|
| Presión | P = F / A | Pa = N/m² | F perpendicular a la superficie |
| Área de un rectángulo | A = base × altura | m² | Convierte cm² → m² (÷ 10 000) |
| Peso como fuerza | F = m · g | N | g ≈ 9,8 o 10 N/kg |
| atmósfera (aprox.) | 1 atm ≈ 101 325 Pa | — | ~10⁵ Pa para estimaciones |
| Presión hidrostática (idea) | P = ρ · g · h | Pa | Crece con la profundidad h |
Órdenes de magnitud: 1 Pa es una presión muy pequeña (1 N repartido en 1 m²). El aire a nivel del mar ronda 10⁵ Pa. Por eso en problemas escolares a veces usan kPa (1 kPa = 1000 Pa).
Problemas resueltos
1. Libro sobre la mesa
Datos: libro m = 1 kg; área de la tapa A = 0,05 m²; g = 10.
Cálculo: F = 10 N. P = 10 / 0,05 = 200 Pa.
¿Tiene sentido? Sí: cientos de pascales, lejos de una atmósfera (~100 000 Pa).
2. Chincheta: misma fuerza, área minúscula
Datos: empujas con F = 10 N; punta con A ≈ 0,5 mm² = 0,5 × 10⁻⁶ m² = 5 × 10⁻⁷ m².
Cálculo: P = 10 / (5 × 10⁻⁷) = 2 × 10⁷ Pa (unos 20 MPa).
¿Tiene sentido? Por eso penetra el corcho: no «hay más fuerza mágica», hay menos área.
3. Persona de pie sobre dos pies
Datos: m = 60 kg; área total de las suelas A = 0,03 m²; g = 10.
Cálculo: F = 600 N. P = 600 / 0,03 = 20 000 Pa (20 kPa).
¿Tiene sentido? Si se para en un solo pie (A ≈ 0,015 m²), P ≈ 40 kPa: el doble de presión.
4. Raquetas de nieve
Datos: misma persona 600 N; con raquetas A total = 0,2 m².
Cálculo: P = 600 / 0,2 = 3000 Pa.
¿Tiene sentido? Mucho menos que 20 kPa: por eso te hundes menos. Aumentar el área es la estrategia, no «adelgazar» la gravedad.
5. Profundidad en la piscina
Datos: agua ρ = 1000 kg/m³; h = 2 m; g = 10. Solo la presión del agua (sin sumar la atmosférica).
Cálculo: P = ρgh = 1000 × 10 × 2 = 20 000 Pa.
¿Tiene sentido? A 2 m ya hay 20 kPa extra por el agua; a 10 m serían 100 kPa, del orden de 1 atm adicional.
6. Neumático (lectura cotidiana)
Datos: un manómetro marca 2,2 bar. 1 bar ≈ 10⁵ Pa.
Cálculo: 2,2 × 10⁵ ≈ 220 000 Pa (220 kPa) por encima de la referencia del reloj (según cómo esté calibrado el aparato).
¿Tiene sentido? Las unidades «bar» y «psi» son presión; no las mezcles con newtons sueltos sin área.
Problema-trampa: «más peso siempre implica más presión»
Un bloque de 20 kg apoyado de canto (poca A) puede ejercer más presión que uno de 30 kg apoyado de plano (mucha A). La presión mira F y A. Otra trampa: usar cm² en el denominador y olvidar convertir a m²; el resultado en «N/cm²» no es pascal hasta que conviertes (1 N/cm² = 10 000 Pa).
Mini-aplicación: huella en harina o arena
Extiende una capa fina de harina sobre una bandeja. Apoya primero un vaso de base ancha y luego el mismo vaso boca abajo (borde fino) con cuidado. Compara la marca. Misma fuerza aproximada (peso del vaso), distinta área de contacto → distinta «huella» de presión. Anota cuál hunde más.
Ejercicios con solución
1. F = 100 N, A = 0,02 m². ¿P?
P = 100 / 0,02 = 5000 Pa.
2. Si reduces el área a la mitad y mantienes F, ¿qué pasa con P?
Se duplica.
3. m = 5 kg sobre A = 0,01 m²; g = 10. ¿P?
F = 50 N; P = 5000 Pa.
4. ρgh con ρ = 1000, g = 10, h = 5 m. ¿P del agua?
P = 50 000 Pa.
5. ¿Por qué el cuchillo afilado corta mejor (misma fuerza de la mano)?
El filo tiene menos área → mayor presión sobre el alimento.
Para seguir: la presión aparece también al hablar de gases y de calor; el siguiente eslabón de la escalera es temperatura vs calor: no son lo mismo aunque ambos involucren «lo caliente».
