¿COMO SE CALCULA EL VOLUMEN CON LA BALANZA HIDROSTÁTICA?
Summary
TLDREn este video educativo, se explora cómo se determinan los volúmenes de materiales tanto sólidos como disgregados o pulverulentos aplicando el principio de Arquímedes y utilizando herramientas como la balanza hidrostática y el pino metro. Se explica que el volumen real de un material sólido compacto es el de su parte sólida, mientras que su volumen aparente incluye el volumen de todos los poros. El principio de Arquímedes se utiliza para calcular el volumen de materiales irregulares al sumergirlos en un líquido, donde el empuje que experimenta el material es igual al peso del líquido desalojado. A través de un ejemplo práctico en el laboratorio, se muestra cómo se pesa una muestra de granito en el aire y luego en la balanza hidrostática para encontrar su peso hidrostático y, finalmente, su volumen utilizando la densidad del agua. Además, se describe el método del pino metro, que implica pesar una muestra de material disgregado, llenar el pino metro con agua hasta una marca y luego medir el aumento en el peso debido a la introducción de la muestra para calcular su volumen. Este enfoque didáctico y práctico demuestra la precisión de los cálculos de volumen y honra la contribución de Arquímedes a la ciencia.
Takeaways
- 📚 La lección trata sobre cómo determinar el volumen de materiales mediante diferentes métodos.
- 🌊 El principio de Arquímedes es clave para entender la hidrostática y su aplicación en la medición de volumenes.
- 🏺 Se explica cómo se utiliza la balanza hidrostática para medir el volumen de materiales sólidos irregulares.
- 🔢 El volumen relativo y el volumen del conjunto son conceptos importantes para entender la composición de materiales disgregados o pulverulentos.
- 🥡 El método del pino metro es una técnica para determinar el volumen de muestras pulverulentas o disgregadas.
- 🎢 Se describen los pasos a seguir para realizar la medición de volumen con la balanza hidrostática en el laboratorio.
- 📏 Para calcular el volumen usando la balanza hidrostática, se utiliza la diferencia entre el peso en el aire y el peso sumergido.
- 💧 La densidad del líquido plays a crucial role en la conversión del peso del líquido desalojado a volumen.
- 📱 Se muestran los resultados de una medición práctica de volumen utilizando la balanza hidrostática y el pino metro.
- 🔄 El proceso de medición con el pino metro implica llenarlo con agua y luego introducir la muestra para medir el volumen del material.
- 📈 Los resultados obtenidos de los experimentos son ejemplos claros de cómo se puede aplicar la teoría en la práctica.
Q & A
¿Qué es el volumen real de un material sólido compacto?
-El volumen real de un material sólido compacto es el volumen de la parte sólida del material, excluyendo los poros.
¿Cuál es el volumen aparente de un material sólido?
-El volumen aparente de un material sólido es el volumen real más el volumen de todos los poros que contiene.
¿Quién fue Arquímedes y qué principio descubrió que se relaciona con la determinación del volumen de un material?
-Arquímedes fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego que vivió en Siracusa entre los años 287 y 212 a.C. Descubrió el principio de Arquímedes, que establece que el empuje que experimenta un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido que desaloja.
¿Cómo se determina el volumen de un material irregular utilizando el principio de Arquímedes?
-Para determinar el volumen de un material irregular, se utiliza una balanza hidrostática. El peso del material en el aire se resta al peso del material sumergido (peso hidrostático) para encontrar el empuje, que es igual al peso del líquido desalojado. Luego, se divide el peso del líquido desalojado por la densidad del líquido para obtener el volumen del sólido.
¿Qué es el método del pino metro y cómo se utiliza para determinar el volumen de un material?
-El método del pino metro implica utilizar un recipiente de laboratorio con una capacidad determinada y una entalladura (en ras) en el cuello. Se pesa una muestra de material, se llena el pino metro con líquido hasta el en ras, se introduce la muestra y se vuelve a pesar. El volumen de la muestra se calcula a partir de la diferencia en el peso del líquido desalojado.
¿Cómo se calcula el volumen de un sólido utilizando la balanza hidrostática y el agua destilada?
-Se pesa el sólido en el aire y se obtiene su peso. Luego se sumergen en el agua y se pesa de nuevo en la balanza hidrostática. El empuje (peso del agua desalojada) se calcula restando el peso sumergido al peso en el aire. El volumen se obtiene dividiendo el peso del líquido desalojado (que es el empuje) por la densidad del agua destilada, que es de 1 gramo por centímetro cúbico.
¿Por qué se utiliza el agua destilada en la balanza hidrostática?
-Se utiliza el agua destilada en la balanza hidrostática debido a su densidad conocida y constante, que es de 1 gramo por centímetro cúbico. Esto simplifica el cálculo del volumen del sólido, ya que no es necesario ajustar la densidad del líquido.
¿Cómo se calcula el volumen de una muestra de arena utilizando el pino metro?
-Se pesa una muestra de arena y se introduce en el pino metro, que previamente se ha llenado con agua hasta el en ras. Se vuelve a pesar el pino metro con la muestra y el agua. El volumen de la muestra se calcula restando el peso del pino metro con el agua solo hasta el en ras del peso del pino metro con la muestra y el agua, y luego dividiendo el peso del líquido desalojado por la densidad del líquido.
¿Qué es el volumen relativo y el volumen del conjunto en materiales disgregados o pulverulentos?
-El volumen relativo y el volumen del conjunto son conceptos utilizados para describir las propiedades de los materiales disgregados o pulverulentos. El volumen relativo se refiere a la proporción del volumen total ocupado por los sólidos en el material, mientras que el volumen del conjunto incluye tanto el volumen de los sólidos como el volumen de los poros o espacios entre ellos.
¿Cómo se determina el volumen de un material con forma irregular utilizando un teorema o principio?
-Cuando un material tiene una forma irregular y no puede ser medido directamente, se puede utilizar el principio de Arquímedes y una balanza hidrostática para determinar su volumen. El principio de Arquímedes permite calcular el volumen del material sumergido en un fluido a partir del empuje que este experimenta, que es igual al peso del fluido desalojado.
¿Por qué es preciso considerar la densidad del líquido en el cálculo del volumen de un sólido con la balanza hidrostática?
-La densidad del líquido es un factor crucial en el cálculo del volumen del sólido ya que el peso del líquido desalojado (que es el empuje) depende de la densidad del líquido. Si el líquido no es agua destilada, es necesario dividir el peso del líquido desalojado por su densidad para obtener el volumen del sólido con precisión.
Outlines
🧪 Principio de Arquímedes y Volumen de Materiales
Este primer párrafo aborda el principio de Arquímedes y su aplicación para determinar el volumen de materiales sólidos a través de la balanza hidrostática. Se describe la diferencia entre el volumen real y el volumen aparente de los materiales, y cómo estos conceptos son aplicados para materiales con forma geométrica y materiales irregulares. Se destaca la importancia de la fuerza empujadora que experimenta un cuerpo sumergido en un fluido, la cual es igual al peso del fluido desalojado, y cómo esto se utiliza para medir el volumen de un material inmerso en agua.
📊 Cálculo del Volumen con Balanza Hidrostática
El segundo párrafo se enfoca en el proceso de cálculo del volumen de materiales irregulares utilizando una balanza hidrostática. Se explica cómo se realiza la medición, desde pesar el material en el aire hasta su sumergimiento en el dispositivo hidrostático y el ajuste del agua para alcanzar el peso hidrostático. Se detalla el cálculo del empuje y cómo se utiliza para encontrar el volumen del líquido desalojado, y por qué el peso del material no disminuye sino que es el empuje el que se opone al peso en el agua. Se incluye un ejemplo práctico de medición en el laboratorio con una muestra de granito.
🏗️ Medida de Volumen con el Pino Metro
El tercer párrafo describe el método del pino metro para determinar el volumen de materiales disgregados o pulverulentos, como arenas, gravas, cemento, etc. Se explica el proceso de pesar una muestra de material, llenar el pino metro con agua hasta una marca conocida como 'en ras', y luego pesar el pino metro con la muestra y el agua. Se detalla cómo se calcula el volumen de la muestra a partir del peso del líquido desalojado y su relación con la densidad del líquido. Se incluye un ejemplo de cómo se realiza el ensayo con el pino metro en el laboratorio.
📏 Volumen Óptimo y Métricas Alternativas
El cuarto y último párrafo concluye la explicación de los métodos de medición de volumen, mencionando el uso del volumen óptimo y la métrica con un escalímetro o pie de rey para materiales con forma irregular. Se destaca la precisión que se puede obtener con los métodos hidrostático y del pino metro, y cómo estos métodos son fundamentales en la medición de volumen de materiales en laboratorios. Finalmente, se menciona que en el próximo vídeo se explorará cómo se determina el volumen de materiales con el volumen óptimo de Chátelier y un vaso graduado.
Mindmap
Keywords
💡Materiales de construcción
💡Volumen
💡Principio de Arquímedes
💡Balanza hidrostática
💡Peso hidróstico
💡Pino metro
💡Materiales disgregados
💡Volumen real y aparente
💡
💡Densidad
💡Ácido anilín
💡Volumen relativo
Highlights
Introducción a la determinación del volumen de materiales mediante la balanza hidrostática y el principio de Arquímedes.
Explicación del volumen real y aparente de materiales sólidos compactos.
Descripción del volumen relativo y del volumen del conjunto en materiales disgregados o pulverulentos.
Presentación del teorema de Arquímedes y su aplicación en la balanza hidrostática.
Procedimiento para calcular el volumen de materiales irregulares utilizando la balanza hidrostática.
Ejemplo práctico de medición del volumen de una muestra de granito utilizando la balanza hidrostática.
Cálculo del empuje y del peso hidrostático para determinar el volumen del sólido.
Demostración del método del pino metro para medir el volumen de materiales pulverulentos.
Proceso para calcular el volumen en el pino metro a través de la pesada de muestras y desalojamiento de líquido.
Ejemplo del ensayo con el pino metro utilizando arena como material disgregado.
Cálculo del volumen de la muestra de arena a partir del peso del líquido desalojado.
Importancia de la densidad del líquido en el cálculo del volumen mediante el pino metro.
Precisión en la medición del volumen de materiales gracias al principio de Arquímedes y la balanza hidrostática.
Comparación entre la balanza hidrostática y el pino metro en términos de precisión y facilidad de uso.
Advantages of using digital scales in hydrostatic weighing for immediate and accurate weight readings.
Mencion de otros métodos para determinar el volumen de materiales, como el volumenómetro de Chátelier.
Promoción del próximo vídeo sobre el volumenómetro de Chátelier y su uso en la medición de volumen.
Transcripts
[Música]
[Música]
hola bienvenidos al canal de materiales
de construcción en esta nueva lección
vamos a ver cómo se determina el volumen
de los materiales mediante la balanza
hidrostática aplicando el principio de
arquímedes o también cómo se determinan
los volúmenes de los materiales
disgregados o pulverulentos mediante el
pino metro
tomás buena nota y ver un ejemplo de
cada uno de ellos realizado en el
laboratorio pues comenzamos como vimos
en la elección anterior dentro de el
cálculo de los volúmenes de los
materiales distinguimos entre materiales
sólidos compactos los cuales tienen un
volumen real que es el volumen de la
parte sólida
recordemos vez el vídeo anterior donde
hablábamos de materia sólida y poros
dentro de los materiales sólidos y luego
tenemos el volumen aparente que es el
volumen real más el volumen de todos los
poros quiere decir es el volumen del
contorno en una pieza geométrica sería
el producto de las dimensiones a por b
por c
para los materiales sólidos disgregados
o pulverulentos las arenas las gravas el
cemento la cal el yeso los garbanzos o
las lentejas tenemos lo que denominamos
volumen relativo y volumen del conjunto
que veremos más adelante
ya decíamos que en los materiales que
tienen forma geométrica el cálculo del
volumen es inmediato porque es el
volumen de una figura geométrica un
cilindro un paralelepípedo cómo se
calcula el volumen si el material tiene
una forma irregular si el material tiene
una forma no geométrica
pues nos basamos en un teorema un
principio y el principio de arquímedes
el principio de arquímedes dice que todo
cuerpo sumergido en un fluido
experimenta un empuje vertical y hacia
arriba que coincide con el peso del
fluido que desaloja ese cuerpo
arquímedes fue un físico ingeniero
inventor astrónomo matemático griego que
vivió en siracusa entre los años 200 88
antes de jesucristo hasta 212 antes de
jesucristo además de este principio de
arquímedes es famoso el tornillo de
arquímedes para subir líquidos a
diferentes niveles ese es el principio
del inglés repito todo cuerpo sumergido
en un fluido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba igual al peso
del fluido desarrollado si nosotros
tomamos un material
este material y lo pensamos en una
balanza me va a dar un peso
ahora bien si ese mismo material lo
llevamos
a una balanza hidrostática vemos qué
el peso que tiene ese material
es el mismo sin embargo para equilibrar
la balanza hace falta poner otro peso
que llamamos peso sumergido porque
porque hay un empuje una fuerza vertical
y hacia arriba que se opone a el peso
cuando nosotros metemos un material en
un fluido en un líquido no es que
disminuya de peso pero es evidente que
nosotros manejamos mejor cualquier
cuerpo pesado dentro del agua mejor que
en el aire no porque haya adelgazado no
porque pese menos sino porque nos está
ayudando el empuje y dijo arquímedes que
ese empuje es igual al peso de el
líquido que desarrolla ese cuerpo así
metemos un material en un recipiente con
agua
el líquido que desaloja ese material
es el empuje es igual al empuje el peso
del líquido desalojado el empuje igual
al peso del líquido desalojado y en eso
nos basamos y en eso nos apoyamos para
calcular el volumen de los materiales
irregulares
ahí tenemos la balanza hidrostática
llamamos al peso del material en el aire
al empuje y el resultado de equilibrar
la balanza hidrostática es lo que
denominamos el peso hidrostático o peso
a sumergido
según arquímedes en el empuje es igual
al peso del líquido desalojado
para que esté equilibrada la balanza la
resultante de las fuerzas de este plato
tiene que ser igual a ese plato luego el
peso menos el empuje tiene que ser igual
al peso sumergido al peso hidrostático
para saber cuánto vale el empuje será el
peso en el aire - el peso sumergido que
el peso en el aire - el peso
hidrostático ese es el empuje que es el
peso del líquido que desaloja este
material para calcular el volumen del
líquido habrá que dividir el peso del
líquido desalojado por la densidad de
ese líquido si el líquido es agua agua
destilada
no hace falta decir por nada porque la
densidad es 1 pero si es cualquier otro
líquido habrá que dividido por la
densidad del líquido para obtener el
volumen del sólido que hemos medido en
balanza hidrostática
veamos cómo funciona en el laboratorio
y ahí tenemos la balanza hidrostática
vamos a pesar esa muestra de granito en
el aire pese a 339 con 7 gramos y a
continuación vamos a tomar esa muestra y
la vamos a colocar en ese dispositivo
que hemos colocado para hacer en la
medida de la balanza hidrostática sigue
pesando exactamente lo mismo 339 con 7
gramos y comenzamos a echar agua dentro
de ese recipiente como veis cada vez
según va subiendo el nivel del agua va
bajando el peso de esa muestra no quiere
decir que adelgace no quiere decir que
pesen menos quiere decir que está
produciéndose un empuje en función de la
parte de la muestra que anda sumergida
cuando lleguemos a sumergir la
totalmente tendremos entonces el peso
hidrostático el peso sumergido de ese
material medido por balanza
y ese peso que estamos ya próximos a
calcular es de 208 con 4 aproximadamente
una vez visto cómo se hace en el
laboratorio si os acordáis de los
resultados que nos ha dado teníamos que
el peso en el aire de esa probeta de
granito era de 339 con 7 gramos y el
peso hidrostático el peso medido en
balance hidrostática ha sido de 208 con
5 gramos
el empuje es el peso en el aire menos el
peso medido en balance de lo estático el
peso en l de menos el peso hidrostático
peso sumergido 339.7 menos 200 8.5 me da
131 con 2 gramos
ese es el peso del líquido que ha
desalojado el cuerpo al meterlo al
medirlo en balance y lo estática eso es
el valor del empuje como hemos utilizado
agua destilada que la densidad es un
gramo por centímetro cúbico el volumen
de ese sólido será los 131 con dos
gramos dividido por la densidad del
líquido que es un gramo centímetro
cúbico resultando un volumen de esa
piedra de 131 con dos centímetros
cúbicos
otra forma de determinar el volumen de
un material es el método del pino metro
el vino metro es un recipiente de
laboratorio que
tiene una capacidad determinada y que no
está graduado salvo porque tiene una
entalladura una marca en el cuello de
ese aparato que es lo que denominamos el
en ras y también se puede utilizar un
matraz aforado como el que veis ahí en
el dibujo
ese es el en ras esa marca que tiene el
proceso para calcular el volumen en el
pino metro es bastante sencillo
primero vamos a pesar una muestra de
material material que suele ser
disgregado o pulverulento en este caso
hemos pensado 20 gramos de arena a
continuación lo que vamos a hacer es
llenar el pino metro hasta el envase de
agua en esta ocasión he puesto agua
teñida con añil para verlo mejor en la
imagen y pesamos el vino metro con agua
hasta elevarse
y por último pesamos el mismo pino metro
con la muestra dentro y el agua acelera
si hay que decir al meter la muestra el
nivel de agua ha subido extraemos el
agua desalojada y volvemos a apresarlo
el peso de la muestra le vamos a llamar
p el peso del pino metro con el líquido
hasta el envase g y el peso del pino
metro con la muestra dentro y enrachado
con agua q
bien pues
sabiendo estas tres cosas tenemos que el
peso de la muestra se da en tanto los
gramos el peso del pino metro con el
líquido hasta el rsi será el peso del
pino metro como vidrio como material de
vídeo más el líquido hasta el envase
y kun que es el peso del pino metro como
vidrio la muestra está dentro luego el
peso de la muestra y el peso del líquido
hasta el envase pero hemos el peso del
líquido hasta la hembra se 1 y el 2 no
es lo mismo porque en el caso del 2
hemos quitado parte del líquido veamos a
que es igual la suma del peso de la
muestra más el peso del pino metro con
el líquido dentro menos el peso del pino
metro con el líquido y la muestra
pues el peso de la muestra que está en p
- el peso de la muestra que está en que
desaparece el peso del pino metro que
está en g - el peso del pino metro que
está en q desaparecen y me queda que el
peso que resulta de p&g menos q es el
peso del líquido hasta en el base menos
el líquido hasta alegrarse del caso 2
qué cantidad de líquido tiene en el caso
1 el pino metro
y en el caso 2 la diferencia de ellos es
el líquido que ha desalojado
ese material al introducirlo en el pino
metro el peso más el peso del pino metro
con el líquido menos el peso del pino
metro con el líquido y la muestra es
igual al peso del líquido que ha
desalojado la muestra pues el peso
del líquido desalojado dividido por la
densidad del líquido que hemos empleado
me da el volumen de la muestra otra
forma de calcular mediante pesos el
volumen de una muestra en este caso en
forma de polvo triturada o disgregará
veamos cómo se realiza el ensayo con el
pleno metro
el pino metros sabéis que tiene una
talla dura que marca el nivel cero
colocamos un recipiente el cual vamos a
parar a cero para medir la cantidad de
en este caso arena que vamos a emplear
echamos la arena y utilizamos 20 gramos
a continuación vamos a tomar el pino
metro y lo vamos a llenar con agua
destilada este agua la he tenido de azul
para que se vea mejor en el vídeo pero
es ni más ni menos que agua con añil
vamos a llenarlo y vamos a obligar a que
se coloque el nivel del agua en la en
talla dura en el envase de el pino metro
para ello usamos una pipeta vamos
quitando agua y luego vamos añadiendo
hasta que esté totalmente enrasada con
la encalladura con él en racing
y pesamos el pino metro con el agua 374
con 5 grados ya tenemos el peso de la
muestra y tenemos el peso del pino metro
con el agua enrasada a continuación
vamos a introducir la muestra dentro del
pino metro mediante un embudo echamos
los 20 gramos de muestra que tenemos
preparada para medir su volumen
lo echamos con cuidado y luego taparemos
la abertura con el dedo y moveremos el
líquido para quitar todas las partículas
de arena que se hayan quedado adheridas
al cuello del pino metro
una vez
he hecho este proceso tenemos que quitar
la cantidad de agua que ha rebasado la
entalladura el envase por efecto de
haber metido esa cantidad de material y
vamos a ir quitando esa cantidad de agua
y la vamos a echar en un recipiente ese
recipiente es el agua desalojada que su
peso coincidirá con la fórmula que vamos
a emplear para determinar el volumen de
ese material mediante el pino metro
es un proceso laborioso tenemos que
tener en cuenta que es una medida de
vista nada más no hay pesos ahora así
que ya vamos a pesar esta enrasado el
pino metro y la muestra está dentro su
peso es de 386 con 4 gramos en este caso
con el pino metro hemos obtenido un peso
de la muestra de 20 gramos de arena
hemos obtenido un peso del pino metro
con el líquido hasta en ras es de 374 5
gramos y hemos obtenido un peso del pino
metro con la muestra dentro y otra vez
el líquido hasta el engrase de 386 con 4
gramos
sabemos que el peso de la muestra más el
peso del pino metro con el líquido
enrasado menos el peso del pino metro
con el líquido enrasado y la muestra
dentro me da el peso del líquido que
desaloja esos 20 gramos de arena
20 374 punto 5 - 380 y 64 me da 81
gramos
ese es el peso del líquido que ha
desalojado esos 20 gramos de arena
si queremos pasarlo a volumen como la
densidad del líquido que hemos empleado
es agua densidad 1 tenemos que el
volumen de la muestra esos 20 gramos de
arena de playa tienen un volumen de 81
centímetros cúbicos
habéis visto lo interesante que es
calcular volúmenes mediante pesos
gracias al principio de arquímedes
gracias al señor arquímedes y a su
balance hidrostática ahí en la exactitud
es muy grande porque pues simplemente
porque las balanzas digitales me van a
ir marcando los gramos de el peso una
vez sumergido en la balance de la
estática y el cálculo es inmediato igual
ocurre con el pino metro que es a base
de pesadas no se utiliza la lectura de
niveles como puede ocurrir en el volumen
o metro o en otros sistemas como puede
ser la medida de las dimensiones de un
material que o métrico con un
escalímetro o con un pie de rey en el
próximo vídeo vamos a ver cómo se
determina el volumen de los materiales
con el volumen o metro de chátelier
con un vaso a un graduado para
determinar el volumen del conjunto y el
volumen relativo de un árido
no faltéis que pasó lista
[Música]
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