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Medición de masas y
densidades
Objetivo
Determinación de masas y densidades de objetos de interés usando distintos tipos
de balanzas y métodos experimentales. Método de Arquímedes para determinar
densidades usando distintos tipo de balanzas. Inferencia de la composición de la Tierra a
partir del análisis de la densidad de la misma.

Introducción
La densidad, ρ, de un cuerpo se define como la masapor unidad de volumen.
Similarmente el peso especifico se define como el peso por unidad de volumen. Para un
cuerpo homogéneo (es decir, aquel para el cual sus propiedades son iguales en todas sus
partes), la densidad es una característica de la sustancia de la que el mismo está
compuesto. La densidad es una típica magnitud intensiva, es decir, una magnitud que no
depende de la cantidad demateria que compone al cuerpo, sino sólo de su composición.
Otros ejemplos de magnitudes intensivas son la temperatura, la presión, etc.
A diferencia de las magnitudes intensivas, las magnitudes extensivas son aquellas
que varían en forma proporcional a la cantidad de materia que constituyen el cuerpo. A
esta última categoría corresponden la masa, el peso, el volumen, el número de
moléculas, etc.
Cadasustancia pura tiene una densidad ρ que es característica de la misma. Por
ejemplo, todos los objetos de oro puro tienen la misma densidad (ρAu=19.3 g/cm3 ), lo
mismo ocurre con el aluminio (ρAl=2.7 g/cm3 ), el hierro (ρFe=7.8 g/cm3 ), el agua a una
dada temperatura (ρH2O=1.0 g/cm3 , a 20º C), etc. Esto significa que la densidad es una
propiedad muy útil para saber en forma fácil y rápida de queestá hecho un objeto. Ésta
es justamente la propiedad de la que, según la tradición, se valió Arquímedes en el siglo
III a.C. para saber si una corona del rey Hierón de Siracusa estaba efectivamente hecha
de oro macizo. Sólo tuvo que idear un método para medir la densidad y Eureka! el
problema estuvo resuelto. Sin embargo, para medir la densidad, Arquímedes tuvo que
descubrir el principio que llevasu nombre y que establece que: todo cuerpo sumergido
en el seno de un fluido, sufre una fuerza ascendente (empuje) cuyo valor es igual al
peso del fluido desalojado por el cuerpo. Este principio explica porqué flotan los
objetos, corchos, barcos, globos, etc. y porqué es más fácil levantar a una persona
dentro de una pileta llena de agua que fuera de ella. Nosotros también usaremos este
principiopara medir densidades.

Fïsica re-Creativa – S. Gil y E. Rodríguez

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I Actividad 1- Construcción y calibración de una balanza usando
un sensor de fuerzas.
Si dispone de un sensor de fuerza, conectado a una PC: construya con el mismo
una balanza. Tenga en cuenta el valor de la fuerza máxima que dicho sensor puede
soportar y asegúrese de no sobrepasar este valor durante su experimento.

Ø Usandouna caja de pesas (patrones secundarios de valores confiables),
realice una calibración de su balanza.
Ø ¿Cuál es la apreciación o sensibilidad de la misma?
Ø ¿Cuál es la exactitud de la balanza?
Ø ¿Cuál es el rango de medición de su balanza?

I Actividad 2- Determinación de la densidad del papel.
Determine la masa y densidad del papel que usa una impresora con el menor error
que sea posibleusando los elementos que dispone en su laboratorio.

Ø

¿Cómo diseñaría su experimento de modo que el error en el valor de la
densidad sea el menor posible?. Tiene en principio varias posibilidades. Una de
ellas sería medir tanto la masa como el volumen de un conjunto de hojas de
papel (todas iguales entre sí). Discuta sobre el tamaño de la muestra de papel a
usar (número de hojas). Discuta la ventajade tomar lotes grandes (del orden de
los cientos de hojas). ¿Cómo varía el error en la determinación del volumen y
masa al aumentar el tamaño de la muestra? Determine el número de hojas que a
su criterio sería más conveniente usar para esta medición.

Ø

¿Qué instrumentos elige para medir el volumen?.

Ø

¿Qué precisión requiere su balanza para que el error introducido por la misma
tenga una...