Densidad, Peso Especifico y Presión - Fisica II

DENSIDAD

¿Qué es densidad?

Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad.

Bloques de plomo y de corcho.

La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.

Probablemente a veces hemos escuchado hablar de densidad de la materia o de la densidad de un bosque o de la densidad poblacional.

Supongamos que vamos a ver un partido de fútbol y nos damos cuenta de que en las galerías del estadio hay muy poca gente. Si dividimos todos los asientos disponibles por el número total de asistentes tendremos como resultado un valor numérico grande, donde habrá más de un asiento por cada persona presente. Si el estadio está lleno totalmente, en la división propuesta tendríamos un valor numérico menor, si no sobran asientos, la división sería uno y significaría que hay un asiento por persona.

Dividir un espacio disponible por el número de personas presentes nos refleja el concepto de densidad poblacional. También sabemos que Santiago tiene más densidad poblacional que la ciudad de Limache. Eso significa que en Santiago hay más personas por metro cuadrado de superficie que en Limache. En los textos de geografía suele darse información sobre densidad de la población en diversas ciudades del país y del planeta.

Es altamente probable que en un bosque de pinos, que a futuro será madera, la densidad de los pinos plantados sea mayor que el de una plaza de una ciudad. Si contamos los pinos que hay en un cuadrado de 50 metros de lado, probablemente en el bosque hay más pinos que en la plaza. Entonces diríamos que el bosque tiene mayor densidad de árboles plantados que la plaza de la ciudad.

Unidades de materia en cada cuerpo.

Ahora bien, un cuerpo está formado por materia y cada punto que contiene vendría a representar la unidad de la materia. Por mucho tiempo se consideró que el átomo era la unidad de la materia, ahora se sabe que no lo es, pero por ahora es conveniente que hablemos del átomo como unidad de la materia.

Una pequeña colección de átomos da origen a una molécula. Y una gran colección de moléculas da lugar a un cuerpo de algún tipo de sustancia. Las moléculas, con su respectivo tamaño y número de átomos, son diferentes para cada sustancia.

En Física tenemos que trabajar con cuerpos que tienen materia, por lo tanto cada unidad de materia podría significar una molécula o un átomo. Si el cuerpo es una sustancia pura, de un solo elemento (como un trozo de aluminio puro por ejemplo), entonces cada unidad material será un átomo, pero si el cuerpo es una sustancia compuesta (como un trozo de bronce por ejemplo), cada unidad material podrá considerarse como una molécula.

Cuántas unidades de materia hay en un cuerpo con determinado volumen determinan el concepto de densidad.

Como cada unidad material representa un átomo o molécula y estos tienen masa, la que se mide en gramos o en kilogramos, entonces la densidad de una materia representa cuántos gramos o kilogramos hay por unidad de volumen.

Hay sustancias que tienen más átomos por unidad de volumen que otros, en consecuencia tienen más gramos, o kilogramos, por unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otros.

La densidad del agua, por ejemplo, es de 1 gr/cm³. Esto significa que si tomamos un cubo de 1 cm de lado y lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de un gramo.

La densidad del mercurio, otro ejemplo, es de 13,6 gr/cm³. Esto significa que en un cubo de 1 cm de lado lleno con mercurio se tiene una masa de 13,6 gramos.

Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen mayor densidad que los gases.

Lo anterior está dado por el hecho de que en un gas las partículas que lo componen están menos cohesionadas, en términos vulgares esto significa que están más separados. En los líquidos hay mayor cohesión y en los sólidos la cohesión es mayor aún.

Y, entre los sólidos, hay sustancias que tienen diferentes densidades, por ejemplo: el plomo es de mayor densidad que el aluminio. Lo mismo ocurre entre los líquidos y entre los gases.

En general cada sustancia, pura o compuesta, tiene diferente densidad.

experimento de elasticidad

Proyecto de Fluidos

ELASTICIDAD

• La elasticidad En física e ingeniería, el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke . No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad . Alargamiento (l) Fuerza (N) Límite de elasticidad.
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• Esfuerzo, tensión y módulos de elasticidad Esfuerzo : es la magnitud de la fuerza por unidad de área que causa la deformación de los cuerpos Deformación : Es el cambio que sufre el cuerpo por acción del esfuerzo Si el esfuerzo y la deformación son pequeños, entonces serán directamente proporcionales y la constante de proporcionalidad recibe el nombre de Módulo de elasticidad.
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• La fuerza neta que actúa sobre el sólido es cero, pero el objeto se deforma. Se define el esfuerzo como el cociente de la fuerza perpendicular al área y el área Unidades en el SI: 1 pascal = 1Pa = 1 N/m 2 Unidades en el Sistema Británico: Lb/pulg 2 = 1 psi Conversiones 1 psi = 6 895 Pa Esfuerzo de tensión.
• Debido a la acción de la fuerza el sólido sufre una deformación l-l 0 Definimos la deformación por tensión. La deformación por tensión es el estiramiento por unidad de longitud y es una cantidad adimensional. Experimentalmente se comprueba que si el esfuerzo de tensión es pequeño, entonces el esfuerzo y la deformación son proporcionales, y la constante de proporcionalidad se denomina Módulo de Young Esfuerzo de tensión.
• FLUIDOS
• Un fluido es cualquier cosa que pueda derramarse si no está en un recipiente (a menos que sea lo suficientemente grande como para mantenerse unido por la gravedad, al igual que una estrella). Si lo puedes revolver con una cuchara, o absorber con una pajita, entonces es un fluido. El agua es un fluido, y también lo es el aire. De hecho, todos los líquidos y gases son fluidos. En el espacio, y dentro de las estrellas, hay un tipo de fluido llamado, called a plasma.
  
  Las moléculas de un sólido están unidas, pero en un fluido, las moléculas están libres y pueden pasar una junto a la otra. De manera que si tuvieras manos muy pequeñas, podrías empujar a la molécula de un fluido en una dirección y a otra en dirección opuesta, ambas se moverían en la dirección hacia donde las empujas.
  La mayoría del universo está hecho de fluido, incluyendo a la atmósfera de la Tierra, a los océanos, planetas como júpiter, estrellas como el Sol, e inmensas nubes de gas y polvo espacial. Hasta las rocas pueden ser fluidos si están suficientemente calientes, eso es justamente lo que sucede en el profundo interior de la tierra.
  Dinámica de fluidos, (también conocida como mecánica de fluidos), es la ciencia que estudia los movimientos de un fluido. Al movimiento de los fluidos se le conoce como, fluir.
  
  
  
  
  

SÓLIDOS

Los cuerpos sólidos están formados por átomos densamente empaquetados con intensas fuerzas de interacción entre ellos. Los efectos de interacción son responsables de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas de los sólidos. Se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SÓLIDOS:

• Tienen forma y volumen propio.

• No fluyen

• Son prácticamente incomprensibles.

• Tienen altas densidades

• Manteniendo constante la presión y baja la temperatura, los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas.

• Sus estructuras cristalinas confieren al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente y, por tanto, son agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes.

• No se difunden, ya que no pueden desplazarse.

• Puede ser orgánico o inorgánico.

• El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel, que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³,

• El sólido más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.

Existen varias disciplinas que estudian los sólidos:

• La física del estado sólido estudia cómo emergen las propiedades físicas de los sólidos a partir de su estructura de la materia condensada.

Experimentos con Solidos y Liquidos - Fisica II - 5FV