Arquímedes originó el método de encontrar la densidad mediante el desplazamiento de agua. Una historia de su descubrimiento involucra la corona de oro del rey, un joyero posiblemente ladrón y una bañera. Cierto o no, la historia sobrevive en una versión u otra debido a la importancia del descubrimiento de Arquímedes más que a si el joyero realmente trató de engañar al rey.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Para calcular la densidad se usa la fórmula D = m ÷ v, donde D significa densidad, m significa masa y v significa volumen. Encuentre la masa usando una balanza y use el desplazamiento del agua para encontrar el volumen de objetos irregulares. El desplazamiento de agua funciona porque la cantidad de agua desplazada por un objeto sumergido en agua es igual al volumen del objeto. Si un objeto sumergido en un cilindro graduado eleva el nivel del agua de 40 mililitros a 90 mililitros, el cambio de volumen de 50 mililitros es igual al volumen del objeto en centímetros cúbicos.
Entendiendo la densidad
Toda la materia tiene masa y ocupa espacio. La densidad, un valor calculado, mide la cantidad de materia en un espacio. Para calcular la densidad de un material, encuentre la masa y el volumen del objeto. Calcule la densidad del objeto usando la fórmula: la densidad es igual a la masa dividida por el volumen:
D = \ frac {m} {v}
Encontrar masa
Encontrar masa requiere el uso de una balanza. La mayoría de las escalas de masa equilibran el objeto desconocido con una masa conocida. Los ejemplos incluyen balances de triple haz y balances verdaderos, como la escala clásica vista en una oficina de análisis. Las básculas electrónicas también se pueden configurar como básculas de masas. Las básculas de baño, además de carecer del grado de precisión requerido, miden el peso, no la masa. La masa mide la cantidad de materia en un objeto, mientras que el peso mide la fuerza de gravedad sobre la masa de un objeto.
Encontrar volumen
Encontrar el volumen de objetos geométricos regulares usa fórmulas estándar. El volumen de una caja es igual a largo por ancho por alto, por ejemplo. Sin embargo, no todos los objetos se ajustan a una fórmula. Para estos objetos de forma irregular, utilice el método de desplazamiento de agua para encontrar el volumen del objeto.
El desplazamiento de agua utiliza una propiedad particular del agua: 1 mililitro (abreviado ml) de agua ocupa 1 centímetro cúbico (cm3) de espacio, o volumen, cuando el agua está a temperatura estándar (0 ° C) y presión (1 atmósfera). Un objeto completamente sumergido en agua desplaza o compensa un volumen de agua igual al volumen del objeto. Entonces, si un objeto desplaza 62 ml de agua, el volumen del objeto es igual a 62 cm3.
Los métodos para usar el desplazamiento del agua para encontrar el volumen requieren sumergir el objeto en un volumen conocido de agua y medir el cambio en el nivel del agua. Si el objeto cabe en un cilindro graduado o en una taza medidora, puede leer la medida directamente. Si el nivel del agua comienza en 40 ml y cambia a 90 ml después de sumergir el objeto, el volumen del objeto es igual al volumen de agua final (90 ml) menos el volumen de agua inicial (40 ml), o 50 ml.
Si el objeto no cabe en una probeta graduada o en una taza medidora, puede medir el volumen de agua desplazada de diferentes formas. Un método requiere colocar un tazón en una bandeja o un tazón más grande. El recipiente interior debe ser lo suficientemente grande como para sumergir completamente el objeto. Llene el recipiente interior completamente lleno de agua. Con cuidado, sin crear ondas ni salpicaduras, deslice el objeto dentro del recipiente, dejando que el agua desplazada se derrame en el recipiente o bandeja más grande. Retire el recipiente interior con mucho cuidado para que no se derrame agua adicional. Luego mida el volumen de agua en el recipiente más grande. Ese volumen es igual al volumen del objeto.
Un segundo método, quizás más práctico, también usa un cuenco. El recipiente debe ser lo suficientemente grande como para sumergir completamente el objeto sin que se desborde. Comience llenando el recipiente con suficiente agua para cubrir completamente el objeto. Antes de agregar el objeto, marque la línea de agua en el recipiente. Como el cilindro graduado, esto marca el volumen inicial de agua. Luego, agregue el objeto, asegurándose de que esté completamente cubierto por agua. Marque esta línea de agua en el recipiente. Ahora, retire con cuidado el objeto del agua.
En este punto, es necesario determinar el cambio en el volumen de agua. Un método mide la cantidad de agua necesaria para elevar el nivel del agua desde la línea de volumen inicial hasta la línea de volumen final. Este volumen es igual al volumen del objeto. Un segundo método mide la cantidad de agua utilizada para llenar el recipiente hasta la primera línea, luego mide la cantidad de agua necesaria para llenar el recipiente hasta la segunda línea. Usando la fórmula volumen final menos volumen inicial (vF - vI) produce el volumen del objeto. Si el volumen inicial de agua es igual a 900 ml de agua y el volumen final de agua es igual a 1250 ml, el volumen del objeto es 1250 - 900 = 350 ml, lo que significa que el volumen del objeto es igual a 350 cm.3.
Encontrar densidad
Una vez que haya medido la masa y el volumen de un objeto, encontrar la densidad requiere poner las medidas en la fórmula de densidad. Por ejemplo, si la masa medida es igual a 875 gy el volumen medido es igual a 350 cm3, entonces la fórmula de densidad se convierte en:
D = \ frac {875} {350} = 2,50
2,50 gramos por centímetro cúbico, generalmente escrito como 2,50 g / cm3.