Densidad y Peso Específico

Uno de los campos mayores del estudio de la estática es el comportamiento de los objetos dentro de los fluidos (líquidos y gases). Gran parte de ese trabajo gira en tomo al concepto de densidad, que es la masa de un objeto por la unidad de volumen. Si la masa se mide en kilogramos y la unidad de volumen es el metro cúbico, la densidad se medirá entonces en kilogramos por metro cúbico (). Si la masa es m y el volumen v, se sigue que la densidad, D, sale de la fórmula D = m/v.

Otro concepto útil es el del peso específico, o densidad relativa. Esta propiedad se deduce de dividir la densidad de un objeto por la del agua. Como la densidad del agua es de 1000 , el cobre, por ejemplo (que tiene una densidad de 8920 ), tiene un peso específico de 8,92.

Una importante ley de la estática de los fluidos es el principio de Arquímedes: el empuje hacia arriba que actúa sobre un objeto sumergido en un líquido es igual al peso del líquido desalojado. El valor de ese principio estriba en que nos proporciona un modo de hallar el peso específico, y por lo tanto la densidad de un objeto, sin necesidad de medir su masa ni su volumen. Cuenta la leyenda que Arquímedes aplicó su principio cuando el rey Hierón II de Siracusa le pidió que comprobase si una corona real estaba hecha en realidad de oro puro. Era una obra de orfebrería muy complicada y habría sido dificilísimo hallar su volumen. Arquímedes halló su densidad sumergiendo la corona en un cuenco con agua y después un objeto de igual peso, de oro puro, y midiendo la cantidad de agua desalojada por cada uno. Halló que la corona desplazaba más agua que el objeto de oro puro, lo que significaba que tenía más volumen y, por lo tanto, se componía de un material de menor densidad que el oro puro.

La densidad de los líquidos se mide con hidrómetros. Estos instrumentos funcionan según el principio de flotación, que afirma que, cuando un objeto flota, su peso es igual al del líquido que desplaza. En otras palabras, la fuerza de flotación ejercida hacia arriba contrarresta exactamente la fuerza gravitatoria, ejercida hacia abajo. Cuando se pone un hidrómetro en un líquido de mucha densidad, el empuje hacia arriba es suficiente para impedir que se sumerja gran parte del instrumento, por lo que éste se alza mucho sobre el líquido. En un líquido de densidad baja, ese empuje es menor y, por lo mismo, el hidrómetro se alza menos sobre el agua. Se mide la densidad en una escala que lleva en la varilla superior.