Densidad, Masa y Volumen

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Cómo se Relacionan Densidad, Masa y Volumen

La densidad mide cuánta masa está contenida en un volumen determinado — es la razón por la que una bola de boliche pesa mucho más que una pelota de playa del mismo tamaño. Ingresa dos cualesquiera de densidad, masa o volumen, y esta calculadora encuentra el tercero.

La fórmula

\vC{\text{Densidad}} = \frac{\vA{\text{Masa}}}{\vB{\text{Volumen}}}

\vA{\text{Masa}} = \vC{\text{Densidad}} \times \vB{\text{Volumen}}

\vB{\text{Volumen}} = \frac{\vA{\text{Masa}}}{\vC{\text{Densidad}}}

La masa y el volumen tienen cada uno su propio selector de unidades (kg/g/lb y m³/L/ft³) — al resolver la densidad, el resultado se muestra como una unidad compuesta creada directamente a partir de las unidades de masa y volumen elegidas (por ejemplo lb/ft³), de modo que siempre coincide con las unidades que realmente introdujiste.

Ejemplo resuelto

Una muestra que pesa 500 gramos con un volumen de 200 litros:

Convierte a unidades SI canónicas: $\vA{500}\text{ g} = \vA{0.5}\text{ kg}$ y $\vB{200}\text{ L} = \vB{0.2}\text{ m}^3$ (ya que 1 m³ = 1,000 L).
Densidad: $\vA{0.5} \div \vB{0.2} = \vC{2.5}$ kg/m³.

Factores Clave a Considerar

La temperatura y la presión afectan la densidad real de un material, especialmente en gases y líquidos. La mayoría de los valores de densidad de referencia publicados se dan a una temperatura estándar específica (a menudo 20°C o 25°C) — un objeto medido a una temperatura muy distinta puede tener una densidad real significativamente diferente de lo que sugiere el valor de referencia, ya que los materiales generalmente se expanden ligeramente al calentarse.
Los sólidos generalmente son mucho menos compresibles que los líquidos, y los líquidos mucho menos que los gases. Esta es la razón por la que la densidad de un gas cambia drásticamente con la presión mientras que la de un sólido apenas cambia — las comparaciones de densidad entre distintos estados de la materia deben tener esto en cuenta si la precisión importa.
El volumen de un objeto de forma irregular es más difícil de medir directamente que su masa. Pesar un objeto normalmente es sencillo con una báscula, pero encontrar su volumen a menudo requiere desplazamiento de agua o un cálculo geométrico — la precisión de una densidad calculada es solo tan buena como la menos precisa de las dos mediciones que la componen.
La gravedad específica (densidad relativa) compara la densidad de una sustancia con la del agua, como una simple proporción. Una gravedad específica mayor a 1 significa más densa que el agua (se hunde); menor a 1 significa menos densa que el agua (flota) — esta es una forma relacionada y sin unidades en que algunos campos expresan la misma propiedad subyacente que esta calculadora computa directamente.

Errores Comunes

Confundir masa y peso. La masa (kg, g, lb como unidad de masa) es cuánta materia tiene un objeto; el peso es la fuerza que la gravedad ejerce sobre esa masa. La fórmula de densidad usa la masa — en la Tierra ambos conceptos coinciden lo suficiente en el uso diario como para que esto rara vez cause una respuesta incorrecta, pero vale la pena saber que en realidad no son lo mismo.
Olvidar que la densidad general de un objeto hueco o poroso es menor que la densidad real de su material. Una bola de acero maciza y una bola de acero hueca están hechas del mismo material, pero la hueca tiene menos masa para el mismo volumen exterior — esta calculadora reporta la densidad que realmente implican la masa y el volumen ingresados, no el valor de referencia de un material según un libro de texto.
Ingresar el volumen a partir de las dimensiones externas de un objeto en lugar de su volumen realmente desplazado. Para un objeto irregular o parcialmente hueco, el volumen que importa para la densidad es el espacio real que ocupa el material, no la caja que lo envuelve — la medición por desplazamiento de agua captura esto correctamente, una estimación rápida de largo × ancho × alto a menudo no.

Bueno Saber

Esta calculadora siempre mantiene la masa y el volumen en las unidades que realmente ingresaste, convirtiéndolas internamente a unidades SI (kilogramos y metros cúbicos) solo para hacer el cálculo y luego convirtiendo el resultado de vuelta — así que un resultado de densidad en lb/ft³ o g/cm³ refleja tus propias unidades, no una conversión forzada a kg/m³. Si necesitas comparar con un valor de densidad de referencia publicado (a menudo dado en g/cm³ o kg/m³), suele ser más fácil cambiar tus unidades de masa y volumen a gramos y centímetros cúbicos (o kilogramos y metros cúbicos) antes de comparar, en lugar de convertir el resultado final a mano.

Fuente: La fórmula estándar de densidad.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es la densidad?

La densidad mide cuánta masa está contenida en un volumen dado — la fórmula es densidad = masa ÷ volumen. Un material de alta densidad (como el plomo) concentra mucha masa en un volumen pequeño; un material de baja densidad (como la espuma) tiene mucha menos masa para el mismo volumen.

¿En qué unidades se muestra el resultado de la densidad?

El resultado de la densidad se muestra en una unidad compuesta creada directamente a partir de las unidades de masa y volumen que ya elegiste (por ejemplo, lb/ft³ si introdujiste libras y pies cúbicos) — así la respuesta siempre coincide con las unidades que realmente usaste, en lugar de forzar todo a una sola unidad fija como kg/m³.

¿Puedo usar esto para saber si un objeto flotará?

Aproximadamente, sí — un objeto flota en un fluido si su densidad es menor que la del fluido (la densidad del agua es 1,000 kg/m³, o 1 kg/L). Esta calculadora obtiene la densidad de un objeto; compararla con la densidad del fluido da una buena estimación inicial, aunque la flotabilidad real también depende de la forma y del aire atrapado.

¿Por qué mi resultado es diferente de un valor de densidad publicado para este material?

Las densidades de referencia publicadas normalmente se miden a una temperatura estándar (a menudo 20°C o 25°C) y suponen una muestra sólida pura sin bolsas de aire. La temperatura real de tu objeto, cualquier impureza y cualquier vacío interno o porosidad pueden alejar su densidad real del valor de referencia.

¿El tamaño de un objeto cambia su densidad?

No — la densidad es una propiedad del material en sí, no de la cantidad de este. Un bloque pequeño y uno grande del mismo material sólido y uniforme tienen la misma densidad, aunque el bloque grande tenga más masa y más volumen, porque la masa y el volumen escalan juntos y su proporción se mantiene igual.

¿Cómo convierto mi resultado de densidad a otra unidad, como g/cm³?

La forma más sencilla es volver a ingresar tu masa y volumen usando las unidades de masa/volumen que coincidan con la unidad de densidad que deseas -- por ejemplo, cambiar a gramos y centímetros cúbicos da un resultado directamente en g/cm³, ya que 1 g/cm³ equivale a 1,000 kg/m³.