¿Qué es la gravedad específica?
¿Por qué una canoa grande flota en el agua, mientras que una moneda pequeña se hunde hasta el fondo? La densidad de un objeto, no su tamaño o peso, determina si se hundirá o flotará. La moneda es más densa que el agua, por eso se hunde. Aunque la canoa es mucho más grande y pesa mucho más que la moneda, es menos densa que el agua y, por lo tanto, ¡flota!
La gravedad específica es una forma de comparar la densidad de un objeto o sustancia particular, como la moneda o la canoa, con la densidad del agua. Se define como la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad de una sustancia de referencia, como el agua. Por lo tanto, si la gravedad específica de un objeto es mayor que 1, entonces la densidad del objeto es mayor que la densidad del agua, lo que significa que el objeto se hundirá. Si la gravedad específica es menor que uno, la densidad del objeto es menor que la densidad del agua, por lo que el objeto flotará.
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Densidad de una sustancia
Para determinar la gravedad específica de un objeto, primero es necesario calcular la densidad del objeto. La densidad se define como la relación entre la masa de un objeto y su volumen.
¿Qué Diferencia hay entre Gravedad y Peso?
$$\rho =\frac{m}{v} $$
Dos objetos del mismo tamaño y forma pueden tener masas muy diferentes, según de qué estén hechos. Por ejemplo, un bloque de hierro será mucho más pesado que una pieza de plástico de tamaño similar, aunque parezcan muy similares. Esto se debe a que el hierro es más denso que el plástico.
Gravedad específica de una sustancia
La gravedad específica de una sustancia es la relación entre la densidad de la sustancia y la densidad de una sustancia de referencia. La fórmula de gravedad específica es:
$$específico\: gravedad=\frac{densidad \: de\: sustancia}{densidad \: de\: agua}=\frac{\rho _{objeto}}{\rho _{agua}} $$
Aunque es posible utilizar cualquier sustancia como referencia, en la práctica se suele utilizar agua a 4 grados Celsius para calcular la gravedad específica. Esto se debe a que la densidad del agua no es la misma en todas las temperaturas, y es más densa a 4 grados centígrados. Si la temperatura aumenta o disminuye desde 4 grados, entonces la densidad del agua disminuye ligeramente. A 4 grados Celsius, la densidad del agua es 1 g/cm 3.
¿Qué es la gravedad y cómo afecta al universo?
Cuando se utiliza agua como sustancia de referencia, la gravedad específica de una sustancia determina si se hundirá o flotará. Por ejemplo, el corcho tiene una densidad de 0,25 g/cm 3, lo que significa que su gravedad específica es 0,25. Debido a que la gravedad específica del corcho es menor que la del agua, si se deja caer un corcho en un charco de agua, ¡flotará! La gravedad específica también se puede utilizar para determinar qué cantidad de un objeto flotante hay bajo el agua. Debido a que la gravedad específica del corcho es 0,25, flotará con el 25% del corcho debajo del agua y el 75% por encima del agua.
Unidades y símbolos de gravedad específica
El símbolo de gravedad específica suele ser SG o, a veces, simplemente G. Además, la gravedad específica no tiene unidades porque se obtiene dividiendo dos valores con las mismas unidades.
Esto se puede demostrar calculando la gravedad específica del corcho. Recuerde que el corcho tiene una densidad de 0,25 g/cm 3 y el agua tiene una densidad de 1 g/cm 3. Entonces la gravedad específica es:
$$SG=\frac{\rho _{objeto}}{\rho _{agua}}==\frac{ 0.25 \; \frac{g}{cm^{3}}}{1\: \frac{g}{cm^{3}}}=0,25 $$
Observa que las unidades son las mismas en el numerador y el denominador, por lo que la gravedad específica es un número sin unidades.
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Densidad de la gravedad específica
Si se conoce la gravedad específica de una sustancia, entonces su densidad también se puede calcular fácilmente reorganizando la ecuación de gravedad específica.
$$SG=\frac{\rho _{sustancia}}{\rho _{agua}} $$
$$\rho _{sustancia}=SG\times \rho _{agua} $$
Por ejemplo, la gravedad específica del hierro es 8,9 y esto se puede utilizar para calcular la densidad del hierro:
$$\rho _{}=8.9\times1\frac{g}{cm^{3}}=8.9\frac{g}{cm^{3}} $$
Gravedad específica del agua
La densidad del agua depende de su temperatura. El agua es más densa a una temperatura de 4 grados Celsius, por lo que se utiliza como valor de referencia al calcular la gravedad específica. Debido a que la densidad varía, la gravedad específica del agua es sólo 1 a exactamente 4 grados Celsius. A otras temperaturas, la gravedad específica es ligeramente inferior a 1, como se muestra en la siguiente tabla.
| Temperatura (grados C) | Densidad (g/cm 3 ) | Gravedad específica |
|---|---|---|
| 1 | 0.9999 | 0.99993 |
| 4 | 1.0000 | 1.0000 |
| 10 | 0.9997 | 0.99973 |
| 25 | 0.9970 | 0.99707 |
| 50 | 0,988 | 0.9881 |
| 99 | 0.9591 | 0.9591 |
Esto significa que en una masa de agua como un lago, el agua más densa se hundirá, mientras que el agua menos densa subirá a la superficie. Esto también sucede cuando calientas una olla con agua. A medida que el agua del fondo se calienta, su gravedad específica disminuye, lo que hace que suba a la superficie. Luego, a medida que se enfría, vuelve a hundirse a medida que aumenta su gravedad específica.
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Ejemplo de valores de gravedad específicos
Ejemplo 1: ¿Se hundirá?
Una moneda hecha de zinc y cobre tiene una gravedad específica de 7,17. ¿Se hundirá o flotará cuando se arroje a una fuente de agua? ¿Cuál es su densidad en g/cm 3?
Para determinar si la moneda se hundirá o flotará cuando se arroje a la fuente, observe la gravedad específica. Si SG>1, entonces la moneda se hundirá, mientras que si SG<1, la moneda flotará. En este caso, SG=7,17, lo que indica que la moneda se hundirá.
La gravedad específica también se puede utilizar para encontrar la densidad de la moneda:
$$\rho _{sustancia}=SG\times \rho _{agua} $$
$$\rho _{}=7.17\times1\frac{g}{cm^{3}}=7.17\frac{g}{cm^{3}} $$
Ejemplo 2: ¿Cuál es la densidad de la madera?
Un bloque de madera flota con el 60% de su volumen debajo del agua. ¿Cuál es la densidad de la madera?
Para responder a esta pregunta, recuerde que la gravedad específica también determina qué parte del volumen total de un objeto estará bajo el agua. En este caso, el 60% del volumen está bajo el agua, lo que significa que el peso específico de este bloque de madera es 0,6. Este valor se puede utilizar para calcular la densidad de la madera:
$$\rho _{}=0.6\times1\frac{g}{cm^{3}}=0.6\frac{g}{cm^{3}} $$
Ejemplo 3: ¿Cuál es el volumen de una persona?
Una persona de 80 kg está flotando en una piscina y el 90% de su cuerpo está bajo el agua. ¿Cuál es el volumen total (en cm 3 ) de la persona?
El primer paso para resolver este problema es determinar el peso específico de la persona. Dado que el 90% del volumen total del cuerpo de una persona está bajo el agua, la gravedad específica es 0,9. Luego, esto se puede utilizar para calcular la densidad de la persona:
$$\rho _{}=0.9\times1\frac{g}{cm^{3}}=0.9\frac{g}{cm^{3}} $$
Como también se conoce la masa de la persona, la densidad y la masa se pueden utilizar para calcular el volumen total de la persona:
$$\rho =\frac{m}{v} $$
$$v=\frac{m}{\rho }=\frac{(80,000\, g)}{(0.9\frac{g}{cm^{3}})}=88889\, m^{3} $$
Resumen de la lección
La gravedad específica de una sustancia es la relación entre la densidad de la sustancia y la densidad de una sustancia de referencia. La sustancia de referencia más utilizada es el agua a 4 grados Celsius, que tiene una densidad de 1 g/cm 3.
El símbolo de gravedad específica es SG y la fórmula de gravedad específica es:
$$específico\: gravedad=\frac{densidad \: de\: sustancia}{densidad \: de\: agua}=\frac{\rho _{objeto}}{\rho _{agua}} $$
La densidad se define como la masa de una sustancia u objeto dividida por su volumen.
$$\rho =\frac{m}{v} $$
La gravedad específica de un objeto determina si se hundirá o flotará en el agua.
- Si SG>1, el objeto se hundirá
- Si SG<1, el objeto flotará
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