Objetivo

Que los alumnos al determinar el peso especifico de los materiales conozcan y aprendan el método rapido hidrostatico; ademas constataran la importancia de esta propiedad en la Ingeniería de Materiales.



Consideraciones Teóricas


Metodos para determinar el Pe

¿Qué es la Densidad?

La densidad es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de uncuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuente y coloquialmente se expresada en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.
Densidad absoluta
La densidad o densidad absoluta expresa la masa por unidad de volumen.

donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del cuerpo.

Densidad relativa
La densidad relativa relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades.
donde ρr es la densidad relativa, ρ es la densidad absoluta y ρ0 es la densidad de referencia.
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 es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L.
Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
Unidades de densidad
Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI)
kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
kilogramo por litro (kg/L). El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/L.
1 kg/L = 1 g/cm³ = 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), (con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:
¿Qué Diferencia hay entre masa y peso?Todos los cuerpos estan hechos de materia. Algunos tienen mas materia que otros. Por ejemplo, pensemos en dos pelotas de igual tamaño (igual volumen): una de golf (hecha de un material duro como el caucho) y otra de tenis (hecha de goma, mas blanda).


Aunque se vean casi del mismo tamaño, una (la de golf) tiene mas materia que la otra. Como la masa es la cantidad de materia de los cuerpos, diremos que la pelota de golf tiene mas masa que la de tenis.
Lo mismo ocurre con una pluma de acero y una pluma natural. Aunque sean iguales, la pluma de acero tiene mas masa que la otra.

La UNIDAD DE MEDIDA de la MASA es el KILOGRAMO (kg
El kilogramo (unidad de masa) tiene su patrón en: la masa de un cilindro fabricado en 1880, compuesto de una aleación de platino-iridio (90 % platino - 10 % iridio), creado y guardado en unas condiciones exactas, y que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sevres, cerca de París.
La masa es la única unidad que tiene este patrón, ademas de estar en Sevres, hay copias en otros países que cada cierto tiempo se reúnen para ser regladas y ver si han perdido masa con respecto a la original.
No olvidemos que medir es comparar algo con un patrón definido universalmente.
¿Y el peso?
De nuevo, atención a lo siguiente: la masa (la cantidad de materia) de cada cuerpo es atraída por la fuerza de gravedad de la Tierra. Esa fuerza de atracción hace que el cuerpo (la masa) tenga un peso, que se cuantifica con una unidaddiferente: el Newton (N).

La UNIDAD DE MEDIDA DEL PESO ES 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 estan vinculadas por el factor aceleración de la gravedad.
Para que entiendas que el concepto peso se refiere a la fuerza de gravedad ejercida sobre un cuerpo, piensa lo siguiente
El mismo niño del ejemplo, cuya masa podemos calcular en unos 36 kilogramos (medidos en la Tierra, en una balanza), pesa (en la Tierra, pero cuantificados con un dinamómetro) 352,8 Newtons (N).
Si lo ponemos en la Luna, su masa seguira siendo la misma (la cantidad de materia que lo compone no varía, sigue siendo el mismo niño, el cual puesto en una balanza allí en la Luna seguira teniendo una masa de 36 kilogramos), pero como la fuerza de gravedad de la Luna es 6 veces menor que la de la Tierra, allí el niño PESARA 58,68 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 en la Tierra (m/s).
Estoy seguro de que todos se sorprenderan con que un niño de 7 años pese 352,8 Newtons, pero en física es así, ése es su peso.
Lo que ocurre es que la costumbre nos ha hecho trabajar desde chicos solo con el concepto de peso, el cual hemos asociado siempre al kilogramo, y nos han habituado a usarlo, sin saberlo nosotros, comosinónimo de masa. Por eso, cuando subimos a una balanza decimos que nos estamos “pesando”, cuando en realidad estamos midiendo nuestra cantidad de masa, que se expresa en kilogramos.
Lo que hacemos es usar nuestra medición de MASA como si fuera nuestro “PESO” y al bajar de la balanza decimos “PESÉ 70 KILOS” si la maquina marca esa cantidad, pero el PESO REAL SERA 686 Newtons (N) (70 por 9,8 es igual a 686).
Lo concreto es que, en el uso moderno del campo de la mecanica, el peso y la masa son cantidades fundamentalmente diferentes: la masa es una propiedad intrínseca de la materia mientras que el peso es la fuerza que resulta de la acción de la gravedad en la materia.
Sin embargo, el reconocimiento de la diferencia es, históricamente, un descubrimiento relativamente reciente. Es por eso que en muchas situaciones cotidianas la palabra peso continúa siendo usada cuando se piensa en masa. Por ejemplo, se dice que un objeto pesa un kilogramo cuando el kilogramo es una unidad de masa.
ENTONCES:
MASA ES LA CANTIDAD DE MATERIA DE UN CUERPO QUE SE MIDE EN UNA BALANZA, Y SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL KILOGRAMO (kg).
PESO ES LA CUANTIFICACIÓN DE LA FUERZA DE ATRACCIÓN GRAVITACIONAL EJERCIDA SOBRE UN CUERPO Y SE OBTIENE CON LA FÓRMULA   P = m . g, o BIEN SE MIDE EN UN DINAMÓMETRO (aparato que consiste en un resorte y del cual debe “colgarse” el cuerpo que, en rigor, se esta PESANDO), Y SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL NEWTON (N).
En la Tierra, entonces, un kilogramo masa es equivalente a un kilogramos fuerzay este último es igual a 9,8 Newtons

Peso específico
El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Se calcula al dividir el peso de la sustancia entre el volumen que ésta ocupa. En el Sistema Técnico, se mide en kilopondios por metro cúbico (kp/m³). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³).
ó

Donde:
= peso especifico
= es el peso de la sustancia
= es el volumen que la sustancia ocupa
= es la densidad de la sustancia
= es la aceleración de la gravedad
Este número esta íntimamente ligado a la densidad de cualquier material y debido a su facil manejo en unidades terrestres su uso es muy amplio dentro de la Física.
Como bajo la gravedad de la Tierra el kilopondio equivale, aproximadamente, al peso de un kilogramo, esta magnitud tiene el mismo valor numérico que la densidad expresada en (kg/m³

¿Cómo Se Obtiene el Peso Especifico?
La determinación del peso especifico se calcula mediante la formula de la densidad, ya que, el peso especifico es lo que vendría siento la densidad Relativa de un material y la cual obtenemos mediante la formula:

P= m.g

Y así como el objetivo de esta practica es obtener el peso específico de cierto elemento, podemos decir que, se obtiene mediante la diferencia de volúmenes en una probeta graduada con agua destilada.

También existen varios aparatos ya vistos anteriormente en clase para da determinación de los pesos específicos comolo son :

1) Balanza Jolly
2) Balanza de Cruz
3) Balanca WestPhal
4) Picnómetros


Claro que, ya existen tablas de los metales con los pesos específicos como la que se muestra a continuación.






















Desarrollo de la Practica

Material y Equipo a utilizar





Muestra de un elemento mecanico metalico (Pb)



Vernier, regla graduada.



Balanza de precisión granataria o electrónica.

Probeta Graduada


Agua destilada



Procedimiento

1) Colectar una muestra de una pieza mecanica sencilla (Pb)
2) Pesar la muestra en la balanza de precisión.
3) Probeta con agua destilada (medir el volumen de inicio
4) Colgar de un hilo muy fino la pieza, y sumergirla en el agua de la probeta. (medir el volumen con la pieza dentro)
5) Dimensionar la pieza
6) Tomar evidencia de Cada paso realizado.
7) Calcular el volumen y el peso especifico de la muestra.




























Calculos y Resultados

Equipo
Muestra
Fq
Pe teorico
Pe obtenido
%error
1
Latón
Cu+Zn
8.4
7.815
6.31%
2
Acero Inox.
FeCrNi
8.102
7.28
6.6%
4
Bronce
Cu+Sn
8.6
8.42
2.09%
5
Cobre
Cu
8.9
8.5016
4.6%
5-B
Cobre
Cu
8.9
8.23
7.52%
6
Aluminio
Al
2.7
2.67
.85%
7
Plomo
Pb
11.3
11.7
3.53%
8
Antimonio
Sb
6.69
6.43
3.86%




Observaciones

En la practica se utilizó agua destilado, debido a que esta no contiene impurezas, las cuales pueden intervenir en los resultadosde nuestras pruebas para la determinación de el peso especifico de los elementos que se muestran en la tabla.

Ademas, se observó un aumento de volumen en la probeta graduada cada que alguien sumergía en su totalidad sus piezas, y con este volumen era posible determinar la densidad de cada pieza y así a su vez, el peso especifico.

Al estar obteniendo el porcentaje de error respecto al peso específico teórico y el peso específico calculado nuestro resultado obtenido fue negativo, y solo teníamos que cambiar el valor mayor para restarle el menor y así obtener un resultado positivo.











Conclusiones

El peso específico obtenido de nuestra practica para el elemento Pb fue 11.7 gr/cm^3 y así podemos concluir que todos los materiales que fueron usados para la practica tienen un peso específico propio, y que los resultados variaron del peso teórico por distintos factores peor esto no quiere decir que estemos equivocados. Entonces, definimos que el peso específico es la relación entre el peso y el volumen de dada uno de ellos y se calcula dividiendo el peso de alguna cantidad del material por el volumen que ocupa, así como se hizo con la probeta.




Bibliografía

http://www.cmc.org.ve/tsweb/documentos/ApuntesFisII.pdf
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/masaypeso.htm
http://www.revistaceramica.com.ar/tecnicas/peso_especifico.html



Libro
“FISICA 1: Principios Con Aplicaciones”
Giancoli
Pearson Prentice Hall
Sexta Edición