Peso específico

Peso específico

El peso específico es un término que se relaciona con la física básica y que a menudo causa un poco de confusión. En algunos países se le conoce como peso unitario. Sin embargo, gran parte del conflicto proviene de equiparar incorrectamente, la masa y el peso; dos aspectos que abordaremos más adelante.

Para resolver cualquier duda sobre este concepto, en este artículo te diremos la definición de peso específico. También conocerás su fórmula, así como su relación con el volumen, la masa, y la densidad. Incluso te proporcionamos algunos ejemplos para que puedas entender de mejor forma su significado.

¿Qué es el Peso específico?

El peso unitario, usualmente designado con la letra griega gamma (γ), es básicamente el peso (W) por unidad de volumen (V) de un material, en el que la masa (m) se distribuye uniformemente. En otras palabras, la definición de peso específico es la siguiente:

Peso específico es la relación que existe entre el peso de un material, y su volumen.

Por lo que respecta a las unidades de medición del peso específico, en el Sistema Internacional de Unidades (SI), se expresa en N/m³. Es decir, Newtons por metro cúbico. Es diferente en el Sistema Técnico, donde se mide en Kgf/m³ (kilogramos-fuerza por metro cúbico.

¿Qué es el peso específico?

En base a lo anterior, el peso unitario se encuentra estrechamente relacionado a la densidad. De hecho, y según lo establecido en la Normativa internacional, el peso específico aplicado a una magnitud física, significa “por unidad de masa”.

Fórmula del peso específico

La fórmula del peso específico involucra la masa y el volumen de un objeto. Por lo tanto, se puede calcular a través de la siguiente ecuación:

Formula del peso específico

Donde γ corresponde al peso específico, w, el peso de la sustancia, y V, el volumen. Por su parte, m es la masa de la sustancia, g, es la aceleración de la gravedad, y p la densidad.

Ejemplos de peso específico

A continuación te compartimos algunos ejemplos de peso específico:

  • Aceiteγ = p*g = 9270,45 N/m³
  • Aireγ = p*g = 12,753 N/m³
  • Mercurioγ = 133,416 N/m³
  • Hieloγ = 9.016 N/m³
  • Maderaγ = 4,214 N/m³
  • Oxígeno (0°C) → 14,014 N/m³
  • Hidrógeno (0°C) → 0,882 N/m³

Volumen ¿Qué relación tiene con el peso específico?

El volumen es la cantidad que tiene todo objeto tridimensional. Es decir, el espacio que ocupa un objeto. Por ejemplo, cuando llenas con agua cilindro, y sumerges un objeto en el cilindro que está lleno de agua, podrás ver el volumen del objeto desplazado. Entonces ese volumen de agua desplazada es igual al volumen del objeto.

¿Quṕe es el volumen?

En base a lo anterior podemos decir que el volumen es la cantidad de espacio tridimensional ocupado por un líquido, un sólido, o un gas. En cuanto a las unidades de medición para el volumen, las más utilizadas son: litros, metros cúbicos, galones, mililitros, y onzas.

Debido a que los gases llenan el recipiente que los contiene, su volumen es el mismo que el volumen interno del recipiente. Además, los líquidos se miden comúnmente utilizando recipientes, donde el volumen está marcado, o en su caso es la forma interna del recipiente. Algunos ejemplos de instrumentos utilizados para medir el volumen de líquido incluyen tazas de medir, cilindros graduados, matraces y vasos de precipitados.

Por otro lado, existen fórmulas para calcular el volumen de formas sólidas regulares. Un método para determinar el volumen de un sólido es medir cuánto líquido desplaza. Ahora bien, respecto a la relación del volumen vs la masa, es importante tener en cuenta que la masa es la cantidad de materia que contiene una sustancia.

Por lo tanto, la cantidad de masa por unidad de volumen se conoce como densidad. (De esto hablaremos más adelante).

¿Es lo mismo volumen que capacidad?

En realidad son conceptos similares pero diferentes. Es decir, la capacidad es la medida del contenido de un recipiente que contiene la materia, que a su vez adquiere la forma del recipiente. En consecuencia, la capacidad no es necesariamente lo mismo que el volumen, puesto que siempre es el volumen interior del recipiente.

Por lo que respecta a las unidades de capacidad, se utiliza el litro, la pinta y el galón. En el caso de la unidad de volumen en el Sistema Internacional, se deriva de una unidad de longitud.

Peso y masa

El peso es la medida de la fuerza de gravedad que actúa sobre un cuerpo. La fórmula del peso se expresa de la siguiente manera:

w = mg

Debido a que el peso es una fuerza, su unidad en el SI también es la misma que la de fuerza. La unidad de peso en el SI es Newton (N). Al observar la fórmula del peso, nos damos cuenta de que depende de la masa y la aceleración debida a la gravedad. La masa puede no cambiar, sin embargo, la aceleración debida a la gravedad sí cambia de un lugar a otro. Para entender este concepto, veamos el siguiente ejemplo.

peso específico - relación masa-peso

Sabemos que la forma de la tierra no es completamente esférica, sino un esferoide achatado. En consecuencia, una persona parada en el ecuador se encontrará más lejos del centro de la tierra, que una persona parada en el polo norte. Esto se debe a que la aceleración debida a la gravedad es proporcional a la inversa del cuadrado de la distancia entre dos objetos.

Por su parte, una persona de pie en el polo norte experimentaría más peso debido a que está más cerca del centro de la tierra, en comparación con una persona de pie en el ecuador. En consecuencia concluimos que el peso de un objeto es directamente proporcional a su masa.

Masa

En cuanto a la masa, es una de las cantidades fundamentales en Física y la propiedad más básica de la materia. Se puede definir la masa como la medida de la cantidad de materia en un cuerpo. La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg).

En este punto es importante aclarar que la masa de un cuerpo no cambia en ningún momento. Únicamente cambia en ciertos casos extremos en los que se da o se extrae una gran cantidad de energía de un cuerpo. Por ejemplo, en una reacción nuclear, una pequeña cantidad de materia se convierte en una gran cantidad de energía, lo cual reduce la masa de la sustancia.

Diferencias entre peso y masa

Peso

  • Por un lado, el peso puede ser cero. Es decir, como en el espacio, si la gravedad no actúa sobre un objeto, su peso se vuelve cero.
  • Además, el peso es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene magnitud y está dirigido hacia el centro de la Tierra u otro pozo de gravedad.
  • El peso se mide comúnmente en Newtons.
  • Otra diferencia es que el peso varía según la ubicación.
  • El peso se mide con una balanza de resorte.

Masa

  • Por su parte, la masa nunca puede ser cero.
  • Además, la masa es una cantidad escalar, por lo que tiene magnitud.
  • Se mide comúnmente en kilogramos y gramos.
  • La masa no cambia según la ubicación.
  • Puede ser medida usando una balanza ordinaria.

Densidad

Ahora hablemos de otro concepto que se relaciona con el peso específico, la densidad. Se define como la masa por unidad de volumen. En otras palabras, la densidad es la relación que existe entre la masa y el volumen. Muchos también la definen como la medida de la cantidad de cosas que tiene un objeto en una unidad de volumen.

¿Qué es densidad?

Por lo tanto, podemos establecer que la densidad es básicamente una medida de cuán “ajustada” se encuentra la materia. Se puede calcular fácilmente, siempre y cuando se conozca la fórmula, y además se comprendan sus unidades relacionadas.

Fórmula de la densidad

Por lo tanto, para calcular la densidad de un objeto, que generalmente se expresa con la letra griega (ρ), se debe considerar la masa (m), y dividirla por el volumen (v). En consecuencia, la fórmula de la densidad es la siguiente:

ρ = m/v

En cuanto a la unidad de medida de la densidad en el SI, es el kilogramo por metro cúbico, es decir, Kg/m³.

Usos de la densidad

Es importante destacar que si bien la densidad resulta de la masa dividida por el volumen, con frecuencia también se mide en unidades de gramos por centímetro cúbico. Esto se debe a que los gramos representan un peso estándar, en tanto que los centímetros cúbicos representan el volumen del objeto.

Por lo que respecta a los usos de la densidad, esto tiene que ver con la forma en la que interactúan los diferentes materiales cuando se combinan. Por ejemplo, la madera flota en el agua debido a que su densidad es más baja. No sucede lo mismo con el ancla de un barco, que se hunde en el agua porque el metal tiene una densidad mayor.

En el caso de los globos de helio, flotan debido a que la densidad del helio es menor en comparación con la densidad del aire. Además, el cambio de densidad también es útil cuando se tienen que analizar ciertas situaciones. Por ejemplo, cuando se presenta una conversión química y se libera energía.

Es decir, la carga en una batería de vehículo es básicamente una solución ácida. Conforme la batería se descarga, el ácido se mezcla con el plomo de la batería y se forma una nueva sustancia química. Como resultado se presenta una disminución en la densidad de la solución. Por lo tanto, esta densidad se puede medir con el objetivo de determinar el nivel de carga restante de la batería.

En base a lo anterior se concluye que la densidad es un concepto fundamental para analizar la forma en la que se relacionan los materiales en áreas como la ingeniería, la mecánica de fluidos, el clima, la geología, y otros campos de la física.

Video sobre peso específico

Fuentes:

Engineering Tool Box – Density Specific Weight Gravity

https://www.engineeringtoolbox.com/density-specific-weight-gravity-d_290.html

Hyperphysics – Mass

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mass.html

Wikipedia – Peso específico

https://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADfico

Toppr – Weight

https://www.toppr.com/guides/maths/how-big-how-heavy/weight/

BYJUS – Unit of density

https://byjus.com/physics/unit-of-density/