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La materia: volumen, masa y densidad

4. El volumen

3. La longitud y la superficie

2. La masa

1. La medición. Magnitudes y unidades

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5. La densidad

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Introducción

• Todos los objetos están formados por materia y, por ello, decimos que tienen masa y que ocupan cierto volumen.

• La masa y el volumen pueden medirse porque son magnitudes.

• Para medir es necesario elegir unidades (que también son magnitudes) para compararlas con la magnitud que se desea valorar.

• Cuando un objeto pesa más que otro aunque ocupen el mismo volumen, estamos diciendo que tiene mayor densidad.

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1. La medición. Magnitudes y unidades

1.1. Las magnitudes

1.2. ¿Qué es medir?

1.3. Las unidades de medida

1.4. El Sistema Internacional de Unidades (SI)

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1.1. Las magnitudes

• La materia tiene dos propiedades generales: masa y volumen; a la masa y al volumen les llamamos magnitudes.

• Es magnitud todo lo que puede medirse.

• Otras magnitudes son el tiempo, la longitud, la temperatura, etc.

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1.2. ¿Qué es medir?

• Medir una magnitud es comparar dicha magnitud con otra de la misma clase que se toma como unidad.

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1.3. Las unidades de medida

• Desde la Antigüedad, el ser humano ha tenido necesidad de medir para hacer intercambios o comprar productos.

• Las antiguas unidades de medida tenían el inconveniente de que no eran iguales en todos los lugares.

• Finalmente, se comprendió la necesidad de utilizar unidades invariables e iguales para todos. Así, se ha llegado a un Sistema Internacional de Unidades (SI).

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1.4. El Sistema Internacional de Unidades (SI)

• Para poder comparar los resultados obtenidos en las medidas efectuadas por personas de distintos lugares es necesario que todos los países tengan el mismo conjunto de unidades.

• Se llama Sistema Internacional de Unidades (SI), al conjunto unificado de unidades que usa la mayoría de países.

• Este sistema toma como unidad de longitud, el metro y como unidad de masa, el kilogramo. En su momento se construyeron patrones metro y kilogramo para que sirvieran de referencia.

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2. La masa

2.1. La masa. Unidades de masa

2.2. El kilogramo patrón

2.3. Básculas o balanzas

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2.1. La masa. Unidades de masa

• La masa de un objeto es la cantidad de materia que contiene.

• La unidad masa de SI es el kilogramo (kg). La unidad tiene múltiplos y submúltiplos; cada múltiplo y submúltiplo es 10 veces mayor que el anterior y 10 veces menor que el posterior.

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2.2. El kilogramo patrón

• El kilogramo es la unidad de masa del SI, pero ¿qué masa tiene un gramo?

• La masa del kilogramo es la del llamado kilogramo patrón, un cilindro fabricado en platino e iridio, que se guarda en el Museo de Pesas y Medidas de París.

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2.3. Básculas o balanzas

• Los aparatos con que se mide la masa de los objetos se llaman básculas o balanzas.

• Las balanzas del supermercado, las del baño, etc. son balanzas digitales.

• En los laboratorios y en las farmacias se usa otro tipo de balanzas en las que podemos ver las pesas que sirven para equilibrar la sustancia pesada y calcular su valor.

• Para medir la masa de los líquidos hay que hacer una doble pesada: primero el recipiente vacío y luego éste con el líquido; después se restan los valores y se obtiene la masa neta.

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3. La longitud y la superficie

3.1. Longitud

3.2. Superficie

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3.1. Longitud

• La longitud de un objeto es lo que mide el segmento de línea recta que va desde uno de sus extremos hasta el otro.

• La unidad de longitud en el SI es el metro. Esta unidad también tiene múltiplos y submúltiplos cuya utilización estará en función del tipo de objeto que pretendamos medir, un lápiz (centímetros) o una carretera (kilómetros).

• De igual forma que el kilogramo patrón, también hay un metro patrón; aunque en la actualidad no se toma esa longitud como medida del metro, sino otra basada en la velocidad de la luz.

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3.2. Superficie

• La superficie mide la extensión de un cuerpo plano, que es igual al producto de su anchura por su longitud.

• La medida de las superficies se expresa en unidades de longitud al cuadrado: m2, cm2, km2… La unidad de superficie del SI es el metro cuadrado (m2).

• La superficies regulares se miden por cálculo, aplicando fórmulas matemáticas en las que intervienen dimensiones lineales.

• Para medir pequeñas superficies irregulares se puede dibujar la silueta sobre papel milimetrado y contar los cuadraditos enteros que contiene; también se cuentan los que tienen más de la mitad dentro de la silueta.

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4. El volumen

4.1. Volumen

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4.1. Volumen

• El volumen de un piscina, de una caja o de un balón, es el espacio que éstos ocupan.

• El resultado es el producto de tres longitudes y se expresa en unidades de longitud al cubo: m3, cm3… La unidad de volumen del SI es el metro cúbico (m3).

• Para conocer el volumen de un sólido de forma geométrica regular, se aplica una fórmula matemática en la que intervienen sus dimensiones lineales.

• En el caso de líquidos, existen recipientes especiales, como las probetas, que presentan una escala en la que se lee el volumen del líquido.

• El volumen de los recipientes destinados a contener algún producto se llama capacidad y se mide con el litro.

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5. La densidad

5.1. Relación entre masa y volumen. La densidad

5.2. Cálculo de la densidad de líquidos y sólidos

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5.1. Relación entre masa y volumen. La densidad

• Si comparamos el volumen de una pelota de tenis con el de una bola de petanca, veremos que son parecidos, pero notaremos que pesa mucho más la segunda.

• Decimos que es más denso el material de la bola de petanca, que es metálica.

• La unidades en que se mide la densidad dependen de las unidades utilizadas para medir la masa y el volumen.

• La unidad de densidad del SI es el kg/m3.

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5.2. Cálculo de la densidad de líquidos y sólidos

• Para calcular la densidad de líquidos y sólidos, en cada caso, debemos medir la masa y el volumen, para dividir ambos valores y obtener el valor de la densidad.

• En las sustancias líquidas, la masa se deduce por el procedimiento de la doble pesada y el volumen lo indica el recipiente que lo contiene.

• En las sustancias sólidas, la masa se determina con su peso en la balanza y el volumen en función de la forma que tenga el cuerpo: regular o irregular.

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