Cómo calcular la densidad por desplazamiento de agua

Arquímedes originó el método de encontrar la densidad utilizando el desplazamiento del agua. Una historia de su descubrimiento involucra la corona de oro del rey, un joyero posiblemente larceno y una bañera. Cierto o no, la historia sobrevive en una versión u otra debido a la importancia del descubrimiento de Arquímedes en lugar de si el joyero realmente trató de engañar al rey.

Toda 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 utilizando la fórmula. La densidad es igual a la masa dividida por el volumen, d = m ÷ v.

encontrar la masa requiere usar una balanza. la mayoría de las escalas de masa equilibran el objeto desconocido con una masa conocida. los ejemplos incluyen balanzas de triple haz y balanzas verdaderas, como la escala clásica vista en una oficina de ensayos. Las balanzas electrónicas también se pueden configurar como escalas de masa. 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 la gravedad en la masa de un objeto.

encontrar el volumen de objetos geométricos regulares utiliza fórmulas estándar. el volumen de una caja es igual a la longitud por el ancho por la altura, 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 del agua utiliza una propiedad particular del agua: 1 mililitro (ml abreviado) de agua ocupa 1 centímetro cúbico (cm ³ ) 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 desplaza un volumen de agua igual al volumen del objeto. así, si un objeto desplaza 62 ml de agua, el volumen del objeto es igual a 62 cm ³ .

los métodos para usar el desplazamiento de 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 medición directamente. Si el nivel de agua comienza a 40 ml y cambia a 90 ml después de sumergir el objeto, el volumen del objeto es igual al volumen final de agua (90 ml) menos el volumen inicial de agua (40 ml), o 50 ml.

Si el objeto no cabe en un cilindro graduado o en una taza medidora, puede medir el volumen de agua desplazada de diferentes maneras. Un método requiere colocar un tazón en una bandeja o 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 olas ni salpicaduras, deslice el objeto en el 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 tazón grande. ese volumen es igual al volumen del objeto.

Un segundo método, quizás más práctico, también utiliza un cuenco. el recipiente debe ser lo suficientemente grande como para sumergir completamente el objeto sin desbordarse. 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. Al igual que el cilindro graduado, esto marca el volumen inicial de agua. a continuación, agregue el objeto, asegurándose de que esté completamente cubierto por el agua. Marque esta línea de agua en el recipiente. Ahora, retire con cuidado el objeto del agua.

en este punto, el cambio en el volumen de agua debe ser determinado. un método mide la cantidad de agua requerida para elevar el nivel de 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 requerida para llenar el recipiente hasta la segunda línea. utilizando la fórmula volumen final menos volumen inicial (v _f - v _i ) 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 1,250 ml, el volumen del objeto es 1250 - 900 = 350 ml, lo que significa que el volumen del objeto es igual a 350 cm ³ .

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 d = m ÷ v. por ejemplo, si la masa medida es igual a 875 gy el volumen medido es igual a 350 cm ³ , entonces la fórmula de densidad se convierte en d = 875 ÷ 350 = 2.50 gramos por centímetro cúbico, generalmente escrito como 2.50 g / cm ³ .