¿Qué es la Densidad? Cómo se calcula, su fórmula y los tipos
Tipos de densidad existentes en el universo y cómo se hace el cálculo y medida de cada uno de ellos
18/04/2023 08:14h | Actualizado a 2023-05-09 06:39h
La densidad es el grado de compactación de la masa de materia. Cuanto más compactada esté la masa en relación con la cantidad de volumen que ocupa la materia, mayor será su densidad.
Por otro lado, la densidad puede ser absoluta, relativa y de referencia. Lo vemos todo sobre ella a continuación.
¿Qué es la densidad?
La densidad es un concepto básico y fundamental en física e ingeniería. Además, tiene una fuerte relación con la masa de un objeto.
Esta medida es esencial para determinar si algo flotaría o no en la superficie de un fluido.
La densidad es uno de los detalles más importantes que puedes conocer sobre un objeto. Aprende la fórmula de la densidad aquí así como los tipos que existen.
La fórmula de la densidad
La densidad la podemos definir como la propiedad que tiene la materia, ya sean sólidos, líquidos o gases. Esta propiedad permite que la materia se comprima en un espacio determinado. Así, se mide la cantidad de masa por unidad de volumen.
La fórmula sería:
Densidad = Masa/ Volumen
Vamos a reforzar el concepto con un ejemplo. Si nos situamos en un gran aparcamiento de 500 plazas y únicamente hay 10 coches aparcados.
¿A cuántos aparcamientos tocamos por coche? Habrá que dividir el número de plazas libres, entre el número de coches aparcados.
El resultado es que a cada uno de los coches podría disponer de 50 plazas para su uso y disfrute.
Pero ¿qué 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 cuál es su formulación.
Densidad absoluta
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 o gr/cm³.
La fórmula aquí sería: ρ= m/V.
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.
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.
La fórmula aquí sería:
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.
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.
Sistema 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 geometría 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 solo 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.
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 geometría, 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).
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.
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.
Paralelepípedo. Para obtener el volumen un paralelepípedo debemos aplicar la fórmula, ancho multiplicado por el alto y multiplicado por el largo.
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.
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.
Ejercicios de densidad
Una de las maneras más sencillas de aprender es la propia experiencia. Queremos proponerte entonces estos ejercicios:
- Tienes ante ti un recipiente cuya masa es de 38,52 gr. cuando se encuentra vacío y en el momento en el que se llena de agua su masa es de 137,26 gr. Cuando el recipiente es llenado con otro tipo de líquido, la masa total es de 106,21 gr. ¿Cuál será la densidad aproximada del líquido desconocido en gr/ml?
- ¿Cuál crees que sería la densidad de un cono recto cuya masa es de 200 kg y tiene una altura de 2500 cm y su radio de la base alcanza los 0,35 m?
- Calcula la densidad de una sustancia desconocida que se encuentra en el interior de un tanque esférico que tiene un radio de 20 cm y sabiendo que el mismo posee 40 gr. de una sustancia.
- Si una lata de refresco sin azúcar tiene una masa total de 338 gr. y un volumen de 345 ml ¿Cuál sería la densidad de esta lata?
- Haz el cálculo de cuánto es la densidad del amoniaco, teniendo en cuenta que 62,8 gr de esta sustancia ocupa 100 ml.
- Calcula cuál es la densidad de una sustancia de 4gr que está contenida en un recipiente de 81 litros de capacidad.
- Calcula cuánto es el volumen de una masa de 300 gr de cobre, sabiendo que la densidad del cobre es de 8,9 gr/cm3
- Calcula cuánta masa tendrá 2 cm3 de cuarzo si la densidad del cuarzo es de 2,7 gr/cm3
- ¿Cuánto sería el volumen del petróleo si sabes que tiene una masa igual a 3 kg y una densidad de 700 kg/m3?