Densidade, Massa e Volume

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Como Densidade, Massa e Volume Se Relacionam

A densidade mede quanta massa está compactada em um determinado volume — é por isso que uma bola de boliche é muito mais pesada que uma bola de praia do mesmo tamanho. Insira quaisquer dois dentre densidade, massa ou volume, e esta calculadora encontra o terceiro.

A Fórmula

\vC{\text{Densidade}} = \frac{\vA{\text{Massa}}}{\vB{\text{Volume}}}

\vA{\text{Massa}} = \vC{\text{Densidade}} \times \vB{\text{Volume}}

\vB{\text{Volume}} = \frac{\vA{\text{Massa}}}{\vC{\text{Densidade}}}

Massa e volume têm cada um seu próprio seletor de unidade (kg/g/lb e m³/L/ft³) — ao calcular a densidade, o resultado é exibido como uma unidade composta construída diretamente a partir das unidades de massa e volume escolhidas (por exemplo lb/ft³), de modo que sempre corresponde às unidades realmente inseridas.

Exemplo Prático

Uma amostra pesando 500 gramas com um volume de 200 litros:

Converta para unidades canônicas do SI: $\vA{500}\text{ g} = \vA{0,5}\text{ kg}$ e $\vB{200}\text{ L} = \vB{0,2}\text{ m}^3$ (já que 1 m³ = 1.000 L).
Densidade: $\vA{0,5} \div \vB{0,2} = \vC{2,5}$ kg/m³.

Principais Fatores a Considerar

Temperatura e pressão afetam a densidade real de um material, especialmente para gases e líquidos. A maioria dos valores de referência de densidade publicados é dada em uma temperatura padrão específica (geralmente 20°C ou 25°C) — um objeto medido em uma temperatura muito diferente pode ter uma densidade real significativamente diferente daquela que o valor de referência sugere, já que os materiais geralmente se expandem um pouco quando aquecidos.
Sólidos geralmente são muito menos compressíveis do que líquidos, e líquidos muito menos do que gases. É por isso que a densidade de um gás muda drasticamente com a pressão enquanto a de um sólido quase não muda — comparações de densidade entre diferentes estados da matéria precisam considerar isso se a precisão importar.
O volume de um objeto de formato irregular é mais difícil de medir diretamente do que sua massa. Pesar um objeto geralmente é simples com uma balança, mas encontrar seu volume frequentemente exige deslocamento de água ou um cálculo geométrico — a precisão de uma densidade calculada é apenas tão boa quanto a menos precisa das duas medições usadas para calculá-la.
A densidade relativa (gravidade específica) compara a densidade de uma substância com a da água, como uma simples razão. Uma densidade relativa maior que 1 significa mais densa que a água (afunda); menor que 1 significa menos densa que a água (flutua) — esta é uma forma relacionada e sem unidade que alguns campos usam para expressar a mesma propriedade subjacente que esta calculadora computa diretamente.

Erros Comuns

Confundir massa e peso. Massa (kg, g, lb como unidade de massa) é quanta matéria um objeto tem; peso é a força que a gravidade exerce sobre essa massa. A fórmula de densidade usa massa — na Terra, os dois conceitos coincidem o suficiente no uso cotidiano para que isso raramente cause uma resposta errada, mas vale a pena saber que não são, na verdade, a mesma coisa.
Esquecer que a densidade geral de um objeto oco ou poroso é menor que a densidade real do seu material. Uma bola de aço maciça e uma esfera de aço oca são feitas do mesmo material, mas a oca tem menos massa para o mesmo volume externo — esta calculadora relata a densidade que a massa e o volume inseridos realmente implicam, não o valor de referência de um material segundo um livro didático.
Inserir o volume calculado a partir das dimensões externas de um objeto em vez do seu volume realmente deslocado. Para um objeto irregular ou parcialmente oco, o volume que importa para a densidade é o espaço realmente ocupado pelo material, não a caixa que o envolve — a medição por deslocamento de água captura isso corretamente, uma estimativa rápida de comprimento × largura × altura muitas vezes não.

Bom Saber

Esta calculadora sempre mantém massa e volume nas unidades que você realmente inseriu, convertendo-as internamente para unidades SI (quilogramas e metros cúbicos) apenas para fazer o cálculo e depois convertendo o resultado de volta — então um resultado de densidade em lb/ft³ ou g/cm³ reflete suas próprias unidades, não uma conversão forçada para kg/m³. Se você precisar comparar com um valor de densidade de referência publicado (geralmente dado em g/cm³ ou kg/m³), é geralmente mais fácil trocar suas unidades de massa e volume para gramas e centímetros cúbicos (ou quilogramas e metros cúbicos) antes de comparar, em vez de converter a resposta final manualmente.

Fonte: A fórmula padrão de densidade.

Perguntas Frequentes

O que é densidade?

A densidade mede quanta massa está compactada em um determinado volume — a fórmula é densidade = massa ÷ volume. Um material com alta densidade (como chumbo) compacta muita massa em um volume pequeno; um material com baixa densidade (como espuma) tem muito menos massa para o mesmo volume.

Em que unidade o resultado da densidade é exibido?

O resultado da densidade é exibido em uma unidade composta construída diretamente a partir das unidades de massa e volume que você já escolheu (por exemplo, lb/ft³ se você inseriu libras e pés cúbicos) — assim, a resposta sempre corresponde às unidades que você realmente usou, em vez de forçar tudo em uma única unidade fixa como kg/m³.

Posso usar isso para verificar se um objeto vai flutuar?

Aproximadamente, sim — um objeto flutua em um fluido se sua densidade for menor que a do fluido (a densidade da água é 1.000 kg/m³, ou 1 kg/L). Esta calculadora encontra a densidade de um objeto; compará-la com a densidade do fluido dá uma boa estimativa inicial, embora a flutuabilidade real também dependa da forma e do ar preso.

Por que meu resultado é diferente de um valor de densidade publicado para este material?

As densidades de referência publicadas geralmente são medidas em uma temperatura padrão (frequentemente 20°C ou 25°C) e pressupõem uma amostra sólida pura, sem bolsões de ar. A temperatura real do seu objeto, quaisquer impurezas e quaisquer vazios internos ou porosidade podem deslocar sua densidade real em relação ao valor de livro didático.

O tamanho de um objeto muda sua densidade?

Não — a densidade é uma propriedade do próprio material, não da quantidade dele. Um bloco pequeno e um bloco grande do mesmo material sólido e uniforme têm a mesma densidade, mesmo que o bloco grande tenha mais massa e mais volume, porque massa e volume escalam juntos e sua proporção permanece a mesma.

Como converto meu resultado de densidade para outra unidade, como g/cm³?

A maneira mais fácil é reinserir sua massa e volume usando as unidades de massa/volume que correspondem à unidade de densidade desejada -- por exemplo, mudar para gramas e centímetros cúbicos dá um resultado diretamente em g/cm³, já que 1 g/cm³ equivale a 1.000 kg/m³.