Densidad

1. ) ¿Qué es la densidad?

Si comparamos un cubo de madera  y otro de plomo de 10 cm de arista cada uno, podemos decir que ambos tienen igual volumen pero diferente masa. Obviamente la masa del cubo de hierro es mayor que la del de madera. Decimos entonces que el hierro es más denso que la madera. Las masas de las partículas y las distancias entre ellas determinan la densidad de los materiales. La densidad es una medida de cuán compacta es la materia, cuánta masa ocupa un determinado volumen.

La unidad de densidad en el Sistema Internacional es el kg/m³.

Otra unidad de uso común es el g/cm³.

La equivalencia g/cm³ - kg/m³ es:

La densidad es una propiedad de la materia que no depende de la masa, es decir, 1 kg de plomo tiene la misma densidad que 2 kg de plomo. Si consideramos otra sustancia, por ejemplo el aluminio, tiene una densidad diferente de la del plomo. Cada sustancia tiene su densidad característica y por lo tanto es posible identificarla y diferenciarla de otra si sabemos su densidad.

2. ) Valores de densidad de algunas sustancias

En la siguiente tabla podrás observar que las densidades cambian según de qué sustancia se trate:

3. ) Usamos un simulador para determinar densidades

Explora las imágenes que corresponden a un simulador:

Haz clic derecho en el enlace y ábrelo en una nueva pestaña:   Simulador

Con el simulador en la pantalla indicada haz los siguientes pasos:

- Pon el puntero del ratón sobre el cubo de madera y arrástralo hacia afuera, registra el volumen de líquido, V_líq.

- Introduce nuevamente el cubo de madera en el líquido, para determinar su volumen por desplazamiento del líquido. Debido a que la madera flota el volumen indicado no es el volumen del líquido más el volumen del cubo, porque parte del cubo queda afuera. Para poder determinar correctamente el volumen debes sumergir completamente el cubo de madera arrastrándolo hacia el fondo con el puntero del ratón. Registra el volumen final, V_líq + V_{cubo madera} = V_final.

- Determina el volumen del cubo de madera: V_{cubo madera} = V_final - V_líq.

- Determina la densidad de la madera: d = m_{cubo madera}/V_{cubo madera}.

- Compara el valor obtenido de densidad con el indicado en la parte superior izquierda del simulador.

- Cambia el material y repite los pasos.

3.1. ) Actividad: Misma masa

Selecciona ahora en el simulador "Misma masa"

- Registra el volumen inicial del líquido.

- Introduce el cubo azul, fíjate el volumen indicado a la derecha, V_final, el volumen del cubo azul se determina: V_{cubo azul} = V_final - 100,00 L, luego repite el procedimiento para cada uno de los cuerpos.

- Completa en tu cuaderno la tabla, determinando para cada material la densidad:

- En base a los valores de densidad obtenidos para cada cubo concluye si se trata del mismo material.

- Ordena de menor a mayor los valores de densidad de cada material.

- Escribe en un procesador de texto los resultados obtenidos y las conclusiones a las que llegaste en esta actividad "Misma masa". Luego de completar el resto de las actividades con el simulador y haber escrito los resultados y conclusiones en el mismo archivo de texto, súbelo en el lugar que corresponde a las actividades con el simulador.

3.2. ) Actividad: Mismo volumen

Selecciona ahora en el simulador "Mismo volumen"

- Introduce cada uno de los cubos en el agua y verifica que todos poseen el mismo volumen.

- Construye en tu cuaderno una tabla como la que se ve más abajo y registra los valores de masa (m) y volumen (V) para cada cuerpo.

- Determina la densidad para cada cuerpo.

- En base a los valores de densidad obtenidos para cada cubo concluye si se trata del mismo material.

- Ordena de menor a mayor los valores de densidad de cada material.

- Escribe en un procesador de texto los resultados obtenidos y las conclusiones a las que llegaste en esta actividad "Mismo volumen". Luego de completar el resto de las actividades con el simulador y haber escrito los resultados y conclusiones en el mismo archivo de texto, súbelo en el lugar que corresponde a las actividades con el simulador.

3.3. ) Actividad: Misma densidad

Selecciona ahora en el simulador "Misma densidad"

- Registra el volumen inicial del líquido.

- Introduce el cubo azul, fíjate el volumen indicado a la derecha, V_final, el volumen del cubo azul se determina: V_{cubo azul} = V_final - 100,00 L, luego repite el procedimiento para cada uno de los cuerpos.

- Completa en tu cuaderno la tabla.

- Realiza un gráfico de masa en función del volumen, m = f(V).

Para construir un gráfico debes representar en una hoja (en lo posible que sea cuadriculada) los ejes cartesianos. En el eje de las ordenadas (eje vertical) colocarás la masa (variable dependiente) y en el eje de las abscisas (el eje horizontal) el volumen (variable independiente):

- Como puedes ver el gráfico resulta ser una recta que pasa por el origen, eso significa que las magnitudes graficadas son directamente proporcionales, es decir, si aumenta o disminuye el volumen del cuerpo la masa aumenta o disminuye en la misma proporción. Por ejemplo, si el valor del volumen se duplica el valor de la masa también se duplica, si una de las magnitudes disminuye a la mitad, la otra también disminuye a la mitad.

- Crea una nueva columna en el cuadro de valores y determina la densidad:

- ¿Los cubos están formados por la misma sustancia? ¿Por qué?

- Investiga acerca de la pendiente del gráfico realizado y explica su relación con la densidad de la sustancia.

- Escribe en un procesador de texto los resultados obtenidos y las conclusiones a las que llegaste en esta actividad "Misma densidad". Luego de completar el resto de las actividades con el simulador y haber escrito los resultados y conclusiones en el mismo archivo de texto, súbelo en el lugar que corresponde a las actividades con el simulador.

3.4. ) Actividad 4: Calculamos la densidad de materiales desconocidos

Elige en el simulador "Misterio":

- Construye en tu cuaderno la siguiente tabla y registra los valores de masa (m) y volumen (V) para cada objeto. Luego determina su densidad.

- En base a los valores de densidad obtenidos para cada cubo y consultando la tabla de densidades, determina de qué material está formado cada cuerpo.

- Escribe en un procesador de texto los resultados obtenidos y las conclusiones a las que llegaste en esta actividad "Misterio". Luego de completar el resto de las actividades con el simulador y haber escrito los resultados y conclusiones en el mismo archivo de texto, súbelo en el lugar que corresponde a las actividades con el simulador.

4. ) Actividad Experimental

1- Coloca agua líquida a temperatura ambiente en un vaso transparente.

2- Introduce un huevo crudo dentro del vaso con agua.

3- Registra lo que observas. Saca una foto.

4- Agrega sal al agua hasta que veas un cambio con respecto a lo sucedido en 3.

5- Registra lo que observas. Saca una foto.

Realiza un informe en el que aparezcan las fotos del experimento, y tu explicación de lo sucedido. Súbelo en el lugar que corresponde a esta actividad.

5. ) Créditos

HEWITT, P. (2007). Física conceptual. México: Pearson-Addison Weasley.

ALVARENGA, B., MÁXIMO, A. (1997). Física general. México: Oxford University.

SARAVIA, G.; SEGUROLA, B.; SZWARCFITER, M. (1998). Ciencias Físicas I. Uruguay: Ed. Textos del Sur.

https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/density_es.html