He leído las respuestas a preguntas similares aquí en StackExchange, pero no las encontré satisfactorias. Las respuestas de la gente fueron, en resumen, que no somos aplastados por el peso de la atmósfera porque nuestra presión interna aumenta para compensar. La gente señaló que puedes sumergirte a tremendas profundidades duplicando, triplicando, etc., la presión ejercida sobre tu piel sin efectos nocivos. Sin embargo, cuando surge esta pregunta, inevitablemente pienso en situaciones análogas en las que el aumento de presión es mucho menos drástico pero, sin embargo, sufres significativamente.
Digamos que estás acostado en la cama y tu molesta hermana pequeña viene y se acuesta sobre tus piernas. Eso es un aumento de presión moderado de 1 kPa como máximo, mucho menos que los 100 kPa si bucea a 10 m, pero definitivamente puede sentirlo de todos modos. ¿Cuál es la explicación, cómo cuadras ambas situaciones?
Es porque la presión proviene de todos lados por igual y, por lo tanto, no deforma un cuerpo incompresible. Compara el cuerpo humano con un globo lleno de agua. Si se le aplica una presión de 400 bar, su volumen disminuye un 1,8 % y su altura disminuye un 0,6 %. Esto no se nota a simple vista. Ahora pon un cubo con 1 kg de leche en ese mismo globo, la presión es de solo 0.001 bar, pero ves que el globo se deforma mucho. Si el cuerpo humano no se deforma, las células y los vasos sanguíneos no se dañan.
En ingeniería esto se llama presión hidrostática. A menos que el objeto tenga un espacio hueco, solo causa tensión hidrostática, que no daña un material incompresible. Esto se debe a que los átomos permanecen en el mismo lugar y permanecen al lado del mismo átomo que antes de la presión. Si la presión proviene solo de un lado, como cuando aplastas un cubo desde la parte superior, cuando la presión sea lo suficientemente alta, el material debe moverse fuera del camino de la presión y solo puede ir hacia los lados. Cuando el material tiene que moverse hacia los lados, los átomos se separan y el material se daña.
En ingeniería de metales, el criterio de tensión de Von Mises se suele utilizar para determinar cuándo se produce el daño. Hay tensión en 6 direcciones, pero debido a que el material se comporta igual en todas las direcciones (isentrópico), podemos usar un solo número para determinar cuándo fallará. La fórmula es:
Una S con números diferentes detrás es un esfuerzo cortante. S12 es el esfuerzo cortante en una - dos direcciones. Todos son cero en este caso. Una S con dos veces el mismo número detrás es un estrés normal. S11 es la tensión normal en la dirección 1. En el caso de la presión hidrostática, todas son iguales S11=S22=S33, por lo que la tensión de Von Mises es cero. Esta fórmula muestra que una pieza de acero sólido no se dañará por la presión, incluso si la arrojas a las profundidades del océano. Si la presión aumenta lo suficiente, el bloque de acero colapsará en un agujero negro, aunque Von Mises no tiene eso en cuenta.
No sé la respuesta, pero se debe considerar el hecho de que el efecto de la misma fuerza varía significativamente dependiendo de cómo se aplique la fuerza. Por ejemplo, las rocas son realmente robustas si se empujan, pero se rompen más fácilmente si se tiran de ellas desde diferentes lados.
En más terminología de ingeniería, lo que estoy tratando de decirle es que la presión atmosférica, al ser uniforme, debería inducir casi solo el estrés normal , mientras que su hermana acostada sobre sus piernas puede inducir un esfuerzo cortante significativo . Si el cuerpo humano es más robusto bajo tensión normal que bajo tensión cortante (supongo que uno necesita analizar el diagrama de tensión-deformación para eso), entonces tiene sentido que sienta dolor en el segundo caso.
Sin embargo, esto es solo una suposición, sinceramente, no sé la respuesta.
Sin embargo, la explicación de que la presión se iguala por las presiones internas es correcta.
En lugar de que la gente se siente sobre usted, considere su propio peso mientras está acostado. No es insustancial, pero si puedes extenderlo a la mitad de tu cuerpo en una cama de agua, es mejor. Extiéndelo por todo tu cuerpo en todas las superficies cuando flotes sumergido en una piscina (pretende que estás completamente bajo el agua, con una flotabilidad neutra) y es aún mejor. Pero no estás ingrávido cuando haces buceo, el agua todavía te presiona mientras flotas, y puedes sentir esto en un traje seco o en botas cuando estás erguido, hay una compresión definitiva en tus piernas que te empuja hacia arriba. No se puede escapar del hecho de que la flotabilidad es una presión, y su fuerza por área debe ser igual a su peso.
¿Supongamos que es más? Supongamos que está 40 m abajo con un traje de protección y la bomba falla y la válvula de su casco falla, la tubería auxiliar no está prestando atención y la presión dentro de su traje cae para convertirse en la de la superficie, mientras que fuera del traje, el ambiente son 4 atm mas? Los resultados son horribles y el agua te aprieta el cuerpo contra el casco y toda la sangre y los tejidos blandos suben por la línea hasta el bote, y no queda mucho en tu traje sino huesos aplastados en el casco. Eso solía pasar, de vez en cuando.
qmecanico