Conceptos Fundamentales Conceptos de masa, volumen,fuerza, peso, peso específico, densidad, densidad relativa y volumen específico

Masa La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que lo forma. La importancia del concepto de masa radica en que está estrechamente vinculado con el concepto de inercia, y también con la fuerza y la aceleración que una fuerza provoca. Un cuerpo tiene inercia si para modificar su estado, como cambiar su movimiento, requiere de que sobre él se aplique una fuerza neta. Una fuerza que tenga un valor distinto de cero. Si dos autos tienen las misma clase de material pero uno tiene el doble de masa que el otro, ¿cuál tendrá más inercia? Basta con empujar los dos con la misma fuerza para observar que: Cuanto mayor es la masa, mayor es la inercia. Por eso se dice que la masa de un cuerpo es una medida de su inercia.

Unidades de masa

Volumen

Calcula el volumen, en centímetros cúbicos, de una habitación que tiene 5 m de largo, 40 dm de ancho y 2500 mm de alto. 5 m 40 dm 2500 mm

Volumen

Fuerza En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N, nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica. El newton es una unidad derivada del SI que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa. Por ejemplo la fuerza gravitacional es la atracción entre los cuerpos que tienen masa, el peso es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos en las cercanías de su superficie, la fuerza elástica es el empuje o tirantez que ejerce un resorte comprimido o estirado respectivamente, etc.

Fuerza En física hay dos tipos de ecuaciones de fuerza: las ecuaciones "causales" donde se especifica el origen de la atracción o repulsión: por ejemplo la ley de la gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb y las ecuaciones de los efectos (la cual es fundamentalmente la segunda ley de Newton). En el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la fuerza a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. Por en contrario, en el Sistema Técnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada u.t.m. (no tiene símbolo).

Fuerza La fuerza siempre es ejercida en una determinada dirección : puede ser hacia arriba o hacia abajo, hacia adelante, hacia la izquierda, formando un ángulo dado con la horizontal, etc. Para representar la fuerza se emplean vectores. Los vectores son entes matemáticos que tienen la particularidad de ser direccionales; es decir, tienen asociada una dirección. Además, un vector posee módulo, que corresponde a su longitud, su cantidad numérica y su dirección (ángulo que forma con una línea de referencia). Se representa un vector gráficamente a través de una flecha en la dirección correspondiente

Peso La masa (cantidad de materia) de cada cuerpo es atraída por la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra. Esa fuerza de atracción hace que el cuerpo (la masa) tenga un peso, que se cuantifica con una unidad diferente: el kilogramo fuerza (kgf) o el Newton (N). Entonces, el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre una masa y ambas magnitudes son proporcionales entre sí, pero no iguales, pues están vinculadas por el factor aceleración de la gravedad. El concepto peso se refiere a la fuerza de gravedad ejercida sobre un cuerpo, ejemplo: Un niño, cuya masa podemos calcular en unos 36 kilogramos (medidos en la Tierra, en una balanza), pesa (en la Tierra, medidos con un dinamómetro) 352,8 Newtons (N). Estas cantidades se obtienen aplicando la fórmula para conocer el peso, que es: P = m g Donde: P = peso, en Newtons (N) m = masa, en kilogramos (kg) g = constante gravitacional, que es 9,8 m/s2en la Tierra

peso El peso también varia con la altura: un cuerpo en la superficie terrestre pesa mas que cuando esta en determinada altura. En física, el peso de un cuerpo es una magnitud vectorial, el cual se define como la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad.

Cómo se puede medir el peso Un ejemplo es utilizando un dinamómetro. El dinamómetro es un instrumento que se emplea para medir fuerzas, esa es su definición más sencilla, los dinamómetros tienen muchos usos, se emplean en la física. El dinamometro al ser diseñado para medir fuerzas, puede también ser comparado con las básculas. Este aparato basa su funcionamiento practicamente en la Ley de Hooke debido a un resorte y la forma en la que a este se le aplica la fuerza. Un dinamómetro sirve para medir fuerzas o, en su defecto, para pesar objetos.

Como se puede medir el peso Estos instrumentos constan de un muelle, generalmente contenido en un cilindro que a su vez puede estar introducido en otro cilindro. El dispositivo tiene dos ganchos o anillas, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada una escala, en unidades de fuerza, en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho exterior, el cursor de ese extremo se mueve sobre la escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

Peso específico

Densidad

La densidad es una característica de cada sustancia. La densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.

Densidad La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son: El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido. El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases (picnómetro de gas). La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos. La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.

Densímetro Picnómetro Balanza Hidrostática

Densidad Relativa La densidad de una sustancia es la razón de su densidad a la del agua. Ambas densidades se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presión. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades.

Densidad Relativa Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.

Volumen específico

Esta propiedad se clasifica como una propiedad intensiva, ya que no dependen de la cantidad de materia; también se clasifica como una propiedad especifica, ya que el volumen es una propiedades extensivas dividida entre una unidad de masa.

Ejercicio 1.- Un objeto tiene una masa de kg y un volumen de 3.25 m 3 a) ¿Cuál es su densidad? b) ¿Cuál es su peso específico? 2.- Un objeto tiene una masa de 2190 kg. a) ¿Cuál es el peso del objeto? b) Si el volumen que ocupó es de 0.75 m 3, ¿Cuál es su peso específico?

Resolución

Ejercicio 3.- Una bola de acero de 5cm de radio se sumerge en agua. Calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante (densidad del plomo = 7,9 g/cm3 ).