Presión del Aire: Experimentos con Globos, Jeringas y Ventosas para Niños

En 1654, el alcalde de Magdeburgo, Otto von Guericke, unió dos semiesferas de cobre del tamaño de una pelota de fútbol, extrajo el aire del interior con una bomba que él mismo diseñó, y luego intentó separarlas. Necesitó dos grupos de 8 caballos jalando en direcciones opuestas. Las semiesferas no cedieron. Cuando se permitió que el aire entrara de nuevo, las semiesferas se separaron con la mano sin dificultad. Esta demostración espectacular — los Hemisferios de Magdeburgo — demostró para siempre que la presión atmosférica es una fuerza real e irresistible.

Los experimentos de presión del aire son los más espectaculares de la física porque los resultados parecen magia: un huevo que “salta” a una botella por su propia cuenta, agua que no cae de un vaso invertido, una ventosa que sostiene kilos. La explicación es siempre la misma: el peso invisible del aire.

Puntos clave

• La presión atmosférica a nivel del mar es ~101,325 Pa (pascales), equivalente a 1.033 kg/cm² — o el peso de 1 kg sobre cada centímetro cuadrado de tu cuerpo
• La presión disminuye con la altitud: en Bogotá (2,600 m) es ~75,000 Pa; en La Paz (3,600 m) es ~64,000 Pa; en Quito (2,800 m) es ~72,000 Pa
• El Principio de Pascal: una presión aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente en todas direcciones (base de los frenos hidráulicos, el dentista, la prensa hidráulica)
• El Principio de Bernoulli: a mayor velocidad del flujo, menor presión — explica el vuelo de los aviones, los atomizadores de perfume, y la curva de la pelota de fútbol
• La “succión” no existe como fuerza — lo que llamamos succión es simplemente una diferencia de presión: la presión exterior empuja cuando la interior es menor

La Ciencia de la Presión del Aire

Por Qué la “Succión” No Existe

Cuando un niño chupa a través de una pajilla, no “jala” el líquido hacia su boca. Lo que hace es reducir la presión dentro de su boca creando espacio vacío parcial. La presión atmosférica exterior, empujando sobre la superficie del líquido en el vaso, es ahora mayor que la presión dentro de la pajilla — y esa diferencia de presión empuja el líquido hacia arriba.

Es exactamente el mismo principio que los pozos de agua, las bombas de agua, y el corazón humano. Nada se “chupa” — todo se empuja por diferencias de presión.

Altitud y Presión: El Efecto LATAM

Las ciudades de LATAM en altitud tienen presión significativamente menor:

Ciudad	Altitud (m)	Presión (kPa)	Temperatura de ebullición del agua
Lima, Perú	154	~100	~99.7°C
Ciudad de México	2,240	~78	~92°C
Bogotá, Colombia	2,625	~74	~90°C
Quito, Ecuador	2,850	~72	~89.5°C
Cuzco, Perú	3,399	~66	~87°C
La Paz, Bolivia	3,640	~64	~86°C

La menor presión en altura tiene consecuencias prácticas: el agua hierve a menor temperatura (los fideos tardan más en cocerse en La Paz), los motores de automóvil tienen menos oxígeno (pierden potencia), y los pasteles no suben igual que a nivel del mar.

Cómo Enseñarle Esto a tu Hijo

Edades 5-8: El Huevo en la Botella

El experimento más dramático de presión del aire. Materiales: 1 huevo duro (pelado), una botella de vidrio con la boca ligeramente más angosta que el huevo (las de salsa o ketchup son ideales), papel, fósforos.

Enciende un trozo de papel pequeño y colócalo dentro de la botella vacía. Rápidamente coloca el huevo sobre la boca de la botella (sellándola). Observa: el huevo cae “solo” dentro de la botella en 20-30 segundos.

Lo que pasa: el fuego calienta el aire dentro de la botella, expandiéndolo (parte sale por los lados del huevo). El fuego se apaga (sin oxígeno). El aire adentro se enfría y se contrae, creando presión interna menor que la atmosférica exterior. La presión atmosférica empuja el huevo desde afuera hacia adentro.

Para sacar el huevo: invierte la botella. Sopla fuertemente por la boca (aumentando la presión interna). El huevo sale disparado.

Edades 9-12: La Jeringa Hidráulica y el Principio de Pascal

El freno hidráulico de un automóvil funciona por el Principio de Pascal: la presión aplicada en un punto se transmite uniformemente a todo el fluido. Puedes demostrarlo con dos jeringas conectadas por un tubo.

Materiales: 2 jeringas de 20 ml y 2 de 5 ml (de farmacia, sin aguja), tubo de plástico flexible de 4-5 mm de diámetro interior, agua con colorante.

Conecta las dos jeringas grandes entre sí con el tubo lleno de agua. Empuja el émbolo de una jeringa — el otro émbolo se mueve exactamente la misma distancia. El agua transmite la fuerza de una a la otra sin pérdida.

Ahora conecta una jeringa grande (20 ml) con una pequeña (5 ml). Empuja el émbolo de la grande — el de la pequeña se mueve 4 veces más (la relación de áreas). Pero también necesitas 4 veces menos fuerza. Este es el principio del gato hidráulico del automóvil: una pequeña fuerza aplicada en un cilindro grande puede mover una carga enorme en un cilindro pequeño.

Edades 13+: Medir la Presión con un Barómetro de Botella PET

El barómetro es el instrumento que mide la presión atmosférica. Torricelli (1643) construyó el primero con un tubo de mercurio. Puedes hacer uno funcional con una botella PET y una pajilla.

Materiales: botella PET de 500 ml con tapa, agua con colorante, pajilla de refresco, plastilina o silicón.

Haz un agujero en la tapa del tamaño de la pajilla. Inserta la pajilla hasta que quede a 1 cm del fondo. Sella el borde con plastilina. Llena la botella hasta la mitad con agua. Cierra la tapa (la pajilla queda por la tapa). Al invertir la botella parcialmente (apoyada en un vaso), el nivel de agua en la pajilla sube y baja con la presión atmosférica.

Registra el nivel del agua en la pajilla cada mañana y tarde durante una semana. Marca los niveles en la pajilla con un marcador. ¿El nivel sube o baja antes de que llueva? (Generalmente baja — la llegada de sistemas de baja presión precede la lluvia.)

La pregunta para verificar: “Una ventosa de silicón de 5 cm de diámetro en una pared. ¿Cuántos kg puede sostener si la presión atmosférica es 1 kg/cm²? (Calcula el área de la ventosa primero.)”

Qué Observar en los Próximos 3 Meses

Mes 1: El proyecto meteorológico con el barómetro casero. Registra la presión (nivel de agua en pajilla) junto con el estado del tiempo durante un mes. ¿Puedes predecir la lluvia con 6-12 horas de anticipación basándote en el barómetro? Los meteorólogos históricamente usaban esta correlación — presión bajando = tiempo nublado/lluvia inminente; presión subiendo = tiempo despejado.

Mes 2: Investiga el efecto de la altitud en los deportes en LATAM. El estadio Estadio Hernando Siles de La Paz (3,637 m) es famoso por la ventaja que da al equipo local — la menor densidad del aire (menos oxígeno y menor resistencia aerodinámica) afecta tanto a los jugadores como a la trayectoria del balón. En 2007, la FIFA temporalmente prohibió los partidos clasificatorios en estadios por encima de 2,500 m. ¿Qué dice la ciencia sobre el rendimiento deportivo en altitud?

Mes 3: La historia de la medición de la presión atmosférica. Evangelista Torricelli (1643) inventó el barómetro de mercurio y comprobó que la presión atmosférica puede sostener una columna de mercurio de 760 mm. Blaise Pascal (1648) llevó un barómetro al Puy-de-Dôme (1,464 m) y comprobó que la presión disminuía con la altura — confirmando que la atmósfera tiene un límite superior. ¿Cómo se midía el tiempo antes de los barómetros?

Preguntas Frecuentes

¿Por qué en las montañas las bolsas de papitas vienen infladas?

Porque fueron selladas a nivel del mar (o altitud menor), donde la presión del aire dentro y fuera de la bolsa estaba equilibrada. Al subir a mayor altitud, la presión atmosférica exterior disminuye, pero la presión del aire DENTRO de la bolsa sigue igual (está sellada). La diferencia de presión hace que el aire interno “empuje” las paredes de la bolsa hacia afuera — la bolsa se infla. No es que se añada más aire — es que el exterior tiene menos presión que el interior.

¿Por qué no notamos el peso del aire sobre nuestros cuerpos?

Porque la presión actúa uniformemente en todas las direcciones — incluyendo desde adentro hacia afuera. El líquido en nuestras células, la sangre, y los fluidos corporales están a aproximadamente la misma presión que la atmósfera exterior. El cuerpo está en equilibrio de presión con el ambiente. Si de repente todo el aire desapareciera (como en el espacio), la diferencia de presión haría que los tejidos corporales se inflaran y eventualmente que los fluidos hirvieran a temperatura corporal (~37°C, que es la temperatura de ebullición a presión casi cero).

¿Por qué los pilotos de avión usan trajes de presión en aviones de alta altitud?

A 18,000 m de altura (donde vuelan los aviones espía U-2), la presión atmosférica es tan baja (~5 kPa) que la sangre humana herviría a temperatura corporal. Los pilotos usan trajes presurizados que mantienen la presión alrededor del cuerpo en niveles seguros. Los aviones comerciales tienen cabinas presurizadas que mantienen la presión equivalente a ~2,400 m de altura aunque vuelen a 10,000 m — los pasajeros no necesitan trajes especiales.

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Sobre el autor Ricky Flores es el fundador de HiWave Makers e ingeniero eléctrico con más de 15 años de experiencia desarrollando tecnología de consumo en Apple, Samsung y Texas Instruments. Escribe sobre cómo los niños aprenden a construir, pensar y crear en un mundo saturado de tecnología. Lee más en hiwavemakers.com.

Fuentes

1. Torricelli, E. (1644). Lettera a Michelangelo Ricci (descripción del primer barómetro). (Traducción disponible en fuentes históricas de física.)
2. von Guericke, O. (1672). Experimenta Nova Magdeburgica de Vacuo Spatio. Amsterdam. (La obra de los Hemisferios de Magdeburgo.)
3. Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2018). Física para Ciencias e Ingeniería (10.ª ed.). Cengage. Capítulo 14: Mecánica de Fluidos.
4. Secretaría de Educación Pública. (2022). Ciencias y Tecnología: Física — Presión y Fluidos. SEP México.
5. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología Bolivia (SENAMHI). (2023). Presión Atmosférica en Ciudades de Altura. https://senamhi.gob.bo
6. FIFA. (2007). Matches in Stadiums at High Altitude: Scientific Report. FIFA Medical Assessment and Research Centre.