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-     Escrito por marimar

La Densidad

A menudo la ciencia maneja conceptos difíciles de comprender, conceptos más o menos abstractos para el que no todo el mundo está dotado para entender. La verdad es que esto es una mera escusa, no sólo es necesario conocer el concepto y saber explicarlo, eso es lo verdaderamente difícil. En este artículo dedicado a la Densidad vamos a intentar explicar de forma sencilla qué es la densidad, tipos de densidades, cuáles son sus unidades de medida, etc. Intentaremos poner ejemplos sencillos de entender.

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¿Qué es la Densidad?

La densidad la podemos definir como la propiedad que tiene la materia, ya sean sólidos, líquidos o gases, para comprimirse en un espacio determinado, la cantidad de masa por unidad de volumen.

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Vamos a reforzar el concepto con un ejemplo. Si nos situamos en un gran aparcamiento de 500 plazas y sólo hay 10 coches aparcados, si queremos saber a cuantos aparcamientos tocamos por coche, sólo tendremos que dividir el número de plazas libres, entre el número de coches aparcados.

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El resultado es que a cada uno de los coches podría disponer de 50 plazas para su uso y disfrute. Pero que ocurre cuando de las 500 plazas están ocupadas 200, en este caso a cada uno de los coches les corresponderían dos plazas y media. Ese es el concepto de densidad, en este caso de automóviles.

En física la densidad de los cuerpos es la fuerza que tienen sus propias moléculas en comprimirse dentro de un objeto, ya sea líquido, sólido o gaseoso. Pero esta densidad puede variar en función de la materia de la que está formado el cuerpo, excepto los sólidos. Los cuerpos sólidos no pueden cambiar de densidad.

Tipos de Densidades

Existen dos tipos principales de densidades, como son la absoluta y densidad relativa. Vamos a ver en que consiste cada una y cual es su formulación.

Densidad Absoluta o Densidad. Es la relación entre la masa y el volumen, corresponde a todo lo expuesto anteriormente. El resultado de dividir la masa entre el volumen se mide en kg/m³ ó gr/cm³.

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Donde ρ = densidad, m = masa y V= volumen

Densidad Relativa. La densidad relativa es la relación entre la densidad absoluta de un objeto y la densidad de referencia. 

La densidad de referencia será la misma para sólidos y líquidos, siendo la densidad de referencia el agua destilada, cuya densidad absoluta es de 1.000 kg/m³, o lo que es lo mismo 1 kg/dm³.

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Los gases tienen una densidad de referencia distinta, con los gases se utiliza la densidad del aire a una presión de 1 atm. y a 0.°C de  temperatura.

Unidades de Medida

Existen dos tipos unidades de medida en función del sistema que se emplee. El sistema más utilizado a nivel mundial es el Sistema Internacional de Unidades (S.I.), dejando relegado el sistema sajón a países de habla inglesa.

Unidades de Medida Sistema Internacional

  • kilogramo por metro cúbico – (kg/m³)
  • gramo por centímetro cúbico – (g/cm³)
  • kilogramo por litro – (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L  – (1000 g/dm³ igual a 1 g/cm³ igual a 1 g/mL).
  • gramo por mililitro – (g/mL), que equivale a (g/cm³).
  • Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico – (g/dm³) o gramo por litro (g/L), así se consigue hacer más simple la constante universal de los gases.

Unidades de Medida Anglosajón

  • onza por pulgada cúbica – (oz/in³)
  • libra por pulgada cúbica  – (lb/in³)
  • libra por pie cúbico – (lb/ft³)
  • libra por yarda cúbica –  (lb/yd³)
  • libra por galón –  (lb/gal)
  • libra por bushel americano –  (lb/bu)
  • slug por pie cúbico.

¿Qué es el Volumen?

Ya hemos visto que es la densidad y como hemos podido comprobar, es un concepto o término asociado a la física. Si trasladamos los conceptos a la gometría o a las matemáticas y estaremos hablando del volumen.

Para calcular las densidades de los cuerpos, necesariamente tenemos que recurrir a las matemáticas, puesto que necesitamos conocer el volumen del cuerpo. Recordemos su fórmula d=m/v.

Tanto en física como en geometría, tenemos que utilizar el término dimensión, formado por ancho, alto y largo. Existiendo tres dimensiones. La diferencia entre una, dos o tres dimensiones son muy evidentes y fáciles de comprender.

  • Una dimensión es sólo una  línea = Largo.
  • Dos dimensiones sería un plano = Alto x Ancho, mientras que si hablamos de
  • Tres dimensiones sería un cuerpo =  Alto x Ancho x Largo.
Los tres tipos de dimensiones

Los tres tipos de dimensiones

¿Cómo Calcular el Volumen?

Esta característica tridimensional hace que los cuerpos ocupen un lugar en el espacio, y es a ese espacio que ocupa un cuerpo a lo que denominamos volumen. Existen distintos tipos de volúmenes en geometria, y distintas fórmulas para calcularlo como son:

Cilindro: Para calcular el volumen de un cilindro, debemos multiplicar pi (π), que es un valor fijo 3,1416, por el radio al cuadrado y por la altura (h).

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Esfera: Si queremos calcular el volumen de una esfera, tendremos que aplicar la fórmula de 4/3 multiplicado por el valor fijo de pi, 3.1416 y multiplicado por el radio al cubo.

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Cono: El volumen del cono se calcula multiplicando pi por el radio al cuadrado y por la altura, el resultado se dividirá entre tres y así obtendremos el volumen.

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Paralelepípedo. Para obtener el volumen un paralelepípedo debemos aplicar la fórmula, ancho multiplicado por el alto y multiplicado por el largo.

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Como conclusión podemos decir que estamos rodeados de cuerpos que ocupan una porción del espacio. Imaginemos por un momento una botella llena y una botella vacía, las dos botellas son iguales, del mismo tamaño y forma, ambas ocupan una porción de espacio exactamente igual. Qué ocurre si la botella llena, la vaciamos, la respuesta es simple seguirá ocupando la misma porción de espacio estando llena o vacía.

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Todo esto nos lleva a la conclusión que da igual el estado del cuerpo, ya sea líquido o sólido, todo cuerpo ocupa un espacio, la medición del espacio que ocupa es lo que llamamos volumen.

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