La densidad

Una goma de borrar tiene una masa de $30\ \text{g}$ y ocupa un volumen de $15\ \text{cm}^3$. Calculá su densidad en $\text{g/cm}^3$ (recordá: $d = m/V$).

Una tuerca de hierro tiene una masa de $79\ \text{g}$ y un volumen de $10\ \text{cm}^3$.

1. a) Calculá su densidad.
2. b) Decí si es mayor o menor que la densidad del agua, que es $1\ \text{g/cm}^3$.

La densidad del aluminio es $2,7\ \text{g/cm}^3$.

1. a) Explicá con tus palabras qué significa ese dato.
2. b) ¿Cuál es la masa de un cubito de aluminio de $1\ \text{cm}^3$?
3. c) ¿Y la de un bloque de $4\ \text{cm}^3$?

Un taco de madera de pino pesa $120\ \text{g}$ y tiene un volumen de $200\ \text{cm}^3$. ¿Cuál es su densidad? Expresá el resultado en $\text{g/cm}^3$.

En la cocina hay una botella con $500\ \text{cm}^3$ de aceite. La densidad del aceite es $0,9\ \text{g/cm}^3$. Calculá la masa del aceite (pista: despejá $m$ en la fórmula $d = m/V$).

Un lingote de oro tiene una masa de $386\ \text{g}$ y la densidad del oro es $19,3\ \text{g/cm}^3$. Calculá el volumen del lingote despejando $V$ en la fórmula $d = m/V$. Expresá el resultado en $\text{cm}^3$.

La densidad del agua es $1\ \text{g/cm}^3$.

1. a) Sabiendo que $1\ \text{g/cm}^3 = 1000\ \text{kg/m}^3$, expresá la densidad del agua en $\text{kg/m}^3$, que es la unidad del Sistema Internacional.
2. b) ¿Cuál es la masa de $1\ \text{m}^3$ de agua?

El aluminio tiene una densidad de $2,7\ \text{g/cm}^3$.

1. a) Expresala en $\text{kg/m}^3$ (recordá: $1\ \text{g/cm}^3 = 1000\ \text{kg/m}^3$).
2. b) Los aviones se construyen con muchas piezas de aluminio. Explicá, a la vista del dato, por qué interesa que el material de un avión tenga una densidad baja.

Tenés dos cubos del mismo tamaño, con un volumen de $10\ \text{cm}^3$ cada uno: uno es de madera de balsa ($0,12\ \text{g/cm}^3$) y el otro de plomo ($11,3\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura.

1. a) Calculá la masa de cada cubo.
2. b) ¿Cuántos gramos más pesa el cubo de plomo que el de balsa?
3. c) Explicá por qué, ocupando exactamente lo mismo, pesan tan distinto.

En el supermercado, una garrafa de $5\ \text{L}$ de agua pesa $5\ \text{kg}$ (sin contar el envase), pero la garrafa de $5\ \text{L}$ de aceite pesa claramente menos.

1. a) Recordá que $1\ \text{L} = 1000\ \text{cm}^3$. Calculá la masa de $5\ \text{L}$ de agua ($1\ \text{g/cm}^3$) y comprobá que son $5\ \text{kg}$.
2. b) Calculá la masa de $5\ \text{L}$ de aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$) y expresala en $\text{kg}$.
3. c) Explicá el resultado usando la densidad y comentá por qué la frase «un litro pesa un kilo» solo es cierta para el agua.

Hiciste una figura de plastilina y querés calcular su densidad en el laboratorio.

1. a) ¿Qué dos magnitudes necesitás medir?
2. b) ¿Con qué instrumento medís cada una de ellas?
3. c) ¿Qué operación hacés con los dos datos para obtener la densidad?

Para hallar la densidad de una piedra, Sara primero la pesa en la balanza: $54\ \text{g}$. Después echa $60\ \text{mL}$ de agua en una probeta y, al sumergir la piedra, el nivel sube hasta $80\ \text{mL}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuál es el volumen de la piedra, en $\text{cm}^3$?
2. b) Calculá su densidad.
3. c) La densidad del granito es $2,7\ \text{g/cm}^3$. ¿Podría la piedra ser de granito? Razoná la respuesta.

Para comprobar si un colgante es de oro, lo pesás en la balanza: $96,5\ \text{g}$. Después lo sumergís en una probeta y el nivel del agua sube de $50\ \text{mL}$ a $55\ \text{mL}$, como se muestra en la figura.

1. a) Calculá el volumen del colgante.
2. b) Calculá su densidad.
3. c) La densidad del oro es $19,3\ \text{g/cm}^3$. ¿Es el resultado compatible con que el colgante sea de oro?
4. d) Un joyero te advierte de que existe otro metal con una densidad casi idéntica a la del oro. ¿Alcanza esta prueba para estar completamente seguro? ¿Qué otra propiedad característica comprobarías?

Querés medir la densidad de un tapón de corcho con balanza y probeta, pero surge un problema: el corcho flota y no se sumerge solo, así que el agua de la probeta no marca su volumen completo.

1. a) Describí un truco que permita medir el volumen total del tapón (por ejemplo, atarlo a un objeto pesado que se hunda). Indicá qué medidas harías con la probeta.
2. b) El tapón pesa $4,8\ \text{g}$ y, medido con tu truco, su volumen resulta ser $20\ \text{cm}^3$. Calculá su densidad.
3. c) Comprobá que el resultado explica por qué el corcho flota en el agua ($1\ \text{g/cm}^3$).

Reto del tema. ¿De qué metal están hechas realmente tus monedas? Convertite en perito científico investigando si la densidad de las monedas de $\$0,05$ coincide con la esperada según su composición oficial.

1. Búsqueda oficial: Consultá en la web del Banco Central de la República Argentina la masa y composición oficial de la moneda de $\$0,05$.

2. Toma de datos con incertidumbre: Usá una balanza de cocina (sensibilidad $\pm 1\text{ g}$) y una probeta graduada con agua (sensibilidad $\pm 0,5\text{ mL}$). Medí la masa y el volumen por inmersión de grupos de $10, 20, 30$ y $40$ monedas iguales, registrando siempre la incertidumbre de tus instrumentos.

3. Tratamiento y análisis: Elaborá una tabla de datos ($m$ frente a $V$) y dibujá el gráfico correspondiente. Determiná la pendiente para obtener la densidad experimental en $\text{g/cm}^3$ y comparala con la densidad tabulada del material indicado en la composición oficial.

4. Informe científico: Redactá una conclusión razonada justificando por qué masa y volumen son propiedades generales, mientras que la densidad es una propiedad característica para identificar el material.

Se valorará:

• Registro riguroso de medidas con unidades e incertidumbres instrumentales.

• Representación gráfica correcta, obtención de la densidad a partir de la pendiente y valoración razonada de su incertidumbre.

• Justificación clara de la diferencia entre propiedades generales y características a partir de los datos.

La densidad del corcho es $0,24\ \text{g/cm}^3$ y la del agua, $1\ \text{g/cm}^3$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué ocurre si echás un tapón de corcho en un vaso de agua? Justificalo comparando las densidades.
2. b) ¿Y si echás una moneda de acero, cuya densidad es $7,9\ \text{g/cm}^3$? Justificalo igual.

Un cubito de hielo (densidad $0,92\ \text{g/cm}^3$) cae dentro de un vaso de agua (densidad $1\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura.

1. a) ¿Flota o se hunde? Justificá la respuesta comparando las densidades.
2. b) Relacioná tu respuesta con el hecho de que los icebergs floten en el mar.

Una bola de plástico tiene una masa de $150\ \text{g}$ y un volumen de $200\ \text{cm}^3$.

1. a) Calculá su densidad.
2. b) ¿Flotará en agua, cuya densidad es $1\ \text{g/cm}^3$? Justificalo comparando las densidades.

En un vaso echamos con mucho cuidado tres líquidos que no se mezclan entre sí: miel ($1,4\ \text{g/cm}^3$), agua ($1\ \text{g/cm}^3$) y aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura.

1. a) Ordená los tres líquidos de más denso a menos denso.
2. b) Predecí qué líquido quedará en el fondo del vaso, cuál en el medio y cuál arriba, y justificá tu predicción.

Un huevo crudo se hunde en un vaso de agua de la canilla, pero si disolvemos mucha sal en el agua, el huevo termina flotando, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué le ocurre a la densidad del agua cuando disolvemos sal en ella?
2. b) Explicá, comparando densidades, por qué el huevo llega a flotar.
3. c) Relacionalo con lo fácil que resulta flotar en el mar Muerto, que es muchísimo más salado que el agua de la canilla.

Una chapa de acero echada al agua se hunde (la densidad del acero es $7,9\ \text{g/cm}^3$), y sin embargo un barco de acero de miles de toneladas flota en el mar, como se muestra en la figura.

1. a) Explicá el papel que juega el aire del interior del casco: ¿qué podés decir de la densidad media del barco (contando el aire) comparada con la del agua?
2. b) Predecí qué ocurre si un golpe abre un agujero en el casco y el agua va ocupando el lugar del aire. Justificalo usando la idea de densidad media.

Ya sabés que el hielo ($0,92\ \text{g/cm}^3$) flota en el agua ($1\ \text{g/cm}^3$).

1. a) Predecí qué pasará si ponés un cubito de hielo en un vaso con aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$): ¿flotará o se hundirá? Justificalo.
2. b) Al rato, el cubito se funde por completo y se convierte en agua líquida. ¿Dónde va a terminar esa agua, en la parte superior o en el fondo del vaso? Justificalo comparando densidades.
3. c) Explicá por qué en el primer apartado el resultado es distinto del que observás cuando el hielo está en un vaso de agua.

La densidad del aire es $1,29\ \text{kg/m}^3$ y la del helio, $0,18\ \text{kg/m}^3$, como se muestra en la figura.

1. a) Explicá, comparando densidades, por qué un globo lleno de helio sube si lo soltás.
2. b) Un globo que inflás soplando no sube: ¿qué podés decir de la densidad del aire que sale de tus pulmones comparada con la del aire de la habitación?
3. c) Los globos aerostáticos calientan el aire de su interior, y al calentarse el aire se expande y su densidad disminuye. Explicá, con la idea de densidad, cómo consiguen elevarse.

Estas son las densidades de varios materiales: parafina $0,87\ \text{g/cm}^3$; aceite $0,9\ \text{g/cm}^3$; hielo $0,92\ \text{g/cm}^3$; agua $1\ \text{g/cm}^3$; un plástico duro $1,2\ \text{g/cm}^3$; glicerina $1,26\ \text{g/cm}^3$; hierro $7,9\ \text{g/cm}^3$.

1. a) ¿Qué materiales de la lista flotan en agua?
2. b) ¿Cuáles flotan en aceite?
3. c) ¿Hay alguno que se hunda en aceite pero flote en agua? ¿Cuál?
4. d) ¿Y alguno que flote en glicerina pero se hunda en agua? ¿Cuál?

Justificá cada respuesta comparando las densidades.

Un submarino tiene unos tanques que puede llenar de agua de mar o vaciar expulsando el agua hacia afuera, como se muestra en la figura.

1. a) Cuando el submarino quiere sumergirse, llena los tanques de agua. Explicá qué le ocurre a su densidad media y por qué eso hace que se hunda.
2. b) ¿Qué hace con los tanques cuando quiere volver a la superficie? Justificalo usando la densidad media.
3. c) Los peces hacen algo parecido con la vejiga natatoria, un órgano que inflan o desinflan para subir o bajar en el agua. Explicá el parecido con el submarino.