HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DEL PESO ESPECFICO.

Hay pocos datos fiables sobre la vida de Arqumedes. Sin embargo, todas las fuentes coinciden en que era natural deSiracusay que muri durante el desenlace delsitio de Siracusa. Arqumedes nacic. 287a.C. en el puerto martimo deSiracusa(Sicilia,Italia),peso especfico, que es igual a supeso dividido por su volumen.Entonces, se pueden producir tres casos:

1. si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso especfico del cuerpo es mayor al del lquido.

2. si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso especfico del cuerpo es igual al del lquido.

3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso especfico del cuerpo es menor al del lquido.

Cuerpos sumergidos: tres casos.

En 1589 Galileo emprendi una serie de meticulosas pruebas con cada de cuerpos. Estos caan con demasiada rapidez como para facilitar la medicin de la velocidad de cada, en especial porque an no haba manera adecuada de medir perodos breves de tiempo.

Galileo dej rodar bolas por planos inclinados, y cuanto menos pronunciada era la pendiente, ms despacio se movan las bolas, impulsadas por la gravedad, y ms fcilmente poda ser medida su velocidad de cada con mtodos primitivos, como el goteo del agua a travs de un orificio.

De este modo, Galileo encontr muy fcil demostrar que mientras las bolas eran lo bastante pesadas como para que la resistencia del aire fuera inapreciable, rodaban por un plano inclinado a la misma velocidad.

Tambin fue capaz de demostrar que las bolas rodaban plano abajo con una aceleracin constante, o sea que ganaban velocidad de manera constante en una unidad de tiempo, bajo el empuje asimismo constante de la gravedad.

DEFINICION DEL PESO ESPECIFICO.

Peso especfico El peso especfico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Como aclararemos en otro apartado, esta definicin es considerada hoy da como obsoleta y reprobable, siendo su denominacin correcta la de densidad de peso. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porcin de materia entre el volumen que ste ocupa. Dnde:= peso especfico= es el peso de la sustancia= es el volumen que la sustancia ocupa= es la densidad de la sustancia= es la aceleracin de la gravedad.

UNIDADES:

En el Sistema Internacional de Unidades, se expresa en newton por metro cbico (N/m) En el Sistema Tcnico, se mide en kilogramos fuerzas por metro cbico (kg/m).

Como el kilogramo fuerza representa el peso de un kilogramo, en la Tierra, esta magnitud expresada en kg/m tiene el mismo valor numrico que la densidad expresada en kg/m.

Como vemos, est ntimamente ligado a la densidad y de fcil manejo en unidades terrestres, aunque confuso en el S.I. de Unidades. Como consecuencia de ello, su uso est muy limitado e incluso resulta incorrecto en la Fsica.

ACLARACIN

El trmino especfico, aplicado a una magnitud fsica, significa por unidad de masa. Otros usos del trmino especficono se permiten en el contexto del Sistema Internacional de Unidades y, en consecuencia, son reprobables.

De acuerdo con la normativa del Bureau International des Poids et Mesures, es reprobable el trmino peso especfico, ya que su significado sera peso por unidad de masa, esto es newtons por kilogramo (N kg); en tanto que el que errneamente se le asigna es el de peso por unidad de volumen, o sea, newtons por metro cbico (Nm) (densidad de peso sera su denominacin correcta).

RELACIN ENTRE EL PESO ESPECFICO Y LA DENSIDAD.

El peso especfico y la densidad son evidentemente magnitudes distintas como se ha podido comparar a travs de las deficiniones que se dieron en la parte de arriba, pero entre ellas hay una ntima relacin, que se va a describir a continuacin. Se recordar que el peso de un cuerpo es igual a su masa por la aceleracin de la gravedad:

P=m .g

Pues bien, sustituyendo esta expresin en la definicin del peso especfico y recordando que la densidad es la razn m/V, queda:

Pe = p/v = m.g /V = m/V . g = d.g

El peso especfico de una sustancia es igual a su densidad por la aceleracin de la gravedad.

Como hemos mencionado las unidades, la unidad clsica de densidad (g/cm3) tiene la ventaja de ser un nmero pequeo y fcil de utilizar.

Lo mismo puede decirse del kp/cm3 como unidad de peso especfico.

El peso especfico es una medida de concentracin de materia al igual que la densidad pero hay que tener cuidado de confundirla con sta, confundirlas sera equivalente a confundir "peso" con "masa".

Mientras que el peso especfico se define como Peso por unidad de volumen, la densidad se define como Masa por unidad de volumen.

As, el peso especfico est dado por la relacin: = P/V ( = peso especfico; P = peso del cuerpo y V =volumen). Tpicamente se da en kilogramos-peso por litro o gramos-peso por centmetro cbico (o mililitro) pero en el Sistema Internacional, la unidad que corresponde es el Newton por metro cbico que en la prctica invita poco a usar debido a que el Newton es una unidad de fuerza pequea mientras que el metro cbico es un volumen muy grande. As el agua tiene un peso especfico de 1 kg-f / lt ; significa que 1 litro de agua pesa1 kilo-fuerza; equivalentemente, el peso especfico del agua es de 9.8 Newton / lt o bien 1 g-f / cm (suele escribirse 1 g-f / cc un gramo fuerza por centmetro cbico, o tambin 1 g-f / cc) , o tambin 9800 Newton /m.. La densidad, en cambio, est dada por: = M / V ( = densidad, M = masa, V = volumen). Tpicamente la masa se da en Kg (kilo-masa) por litro o gr por centmetro cbico pero en el Sistema Internacional la unidades kg / m. As, el agua tiene una densidad de 1 kg / lt (1 litro de agua tiene una masa de 1 kilo, o bien, 1 kilo de agua ocupa un volumen de 1 litro) = 1 g / cc (1 gramo de agua ocupa 1 centmetro cbico) = 1000 kg / m(en unidades del S.I.).

Debido a que el peso de un cuerpo vara segn donde se encuentre (no pesas lo mismo ac en La Tierra queen la Luna o en Jpiter) mientras que la masa es constante, se prefiere el uso de la densidad.

ACLARACIONES ADICIONALES

Suele usarse para simbolizar el peso especfico: letras griegas como rho o gamma aunque tambin se usa "p.e.". Yo suelo usar la primera Para simbolizar la densidad suele usarse la letra "d" o la griega delta pero no es raro que usen rho o gamma confundiendo a algunos con el peso especfico. Yo suelo usar delta. Debido a que Peso = Masa x gravedad, una relacin muy conocida entre Peso especfico y Densidad, coinciden la densidad expresada en g/cm3 con el peso especfico expresado en kp/dm3.

Peso especfico: Relacin entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrn, generalmente para slidos y lquidos se emplea el agua destilada y para gases, el aire o el hidrgeno. Tambin llamado gravedad especfica.Medidas del peso especfico Los mtodos de medida del peso especfico se basan en el principio de Arqumedes y consisten en medir el peso en aire del minera Lp y posteriormente el peso de dicho mineral sumergido en agua P(agua).

A continuacin se presenta un esquema de una balanza hidrosttica clsica.

Podreremos determinar el peso especfico mediante la frmula: La utilizacin de lquidos ms densos y con menor fuerza de tensin superficial para esta medida permite realizar la determinacin del peso especfico de minerales con ms precisin. En este caso en la frmula anterior hay que introducir el valor de la densidad del lquido usado:

Existe tambin una balanza especial, basada en el mismo mtodo, donde la medida del peso especfico del lquido viene directamente de la posicin de las pesas en el brazo de la balanza(balanza Westfal).

El Peso Especfico es un parmetro y el en s ES una propiedad de las sustancias.(Al igual que la densidad...) Se trata de una magnitud INTENSIVA es decir que no depende de la cantidad desustancia que se tenga, 10 litros de agua pura, potable, en la superficie terrestre al nivel del mar, en condiciones promedio de gravedad, pesan 10 kp (kilopondios) o 102 N (newtons, peso aproximado) por lo que su peso especfico es: Pe(agua pura) = 1 kp / dm = 9.81 N / dm = 1 kgf / dmpero en MKS:Pe = 9807 N / my se mantendr ya sea que tenga 5 m, o 5000 m, o 1 km.Pero ser intensivo es una caracterstica de esta propiedad de la materia, NO una "propiedad de la propiedad".Otras cosas que podemos decir del peso especfico es su definicin y su concepto, pero tampoco estaremos hablando de las propiedades del peso especfico por lo mismo que expliqu arriba.Definicin: el peso especfico es la relacin entre el peso y el volumen de un cuerpo o de una cantidad dada de sustancia. Se interpreta como el peso por unidad de volumen que tiene la sustancia que lo compone. La definicin es prcticamente su interpretacin como puede verse. En el sistema MKS o SI la unidad es N/m(Newton por metro cbico).

APLICACIONES DE PESO ESPECIFICO EN INGENIERIA CIVILPESO ESPECFICO EN AGREGADOS MTODO DE ENSAYO E-223 Los suelos se clasifican en funcin de su comportamiento, la caracterizacin por granulometra nos permite determinar los diferentes tamaos de los agregados presentes en una muestra de material, y para efectos de aplicabilidad de la norma INV E-223, tomaremos como referencia nicamente los agregados gruesos, aquellos que de acuerdo al sistema unificado de clasificacin (SUCS) tienen un tamao de partcula igual o mayor a 4.75mm. Los agregados gruesos son un tipo caracterstico de suelo granular, por tal razn, es necesario hacer unas consideraciones previas acerca del suelo que nos facilitaran el entendimiento de propiedades fundamentales aplicable en dicho mtodo de ensayo. El suelo dentro de su compleja composicin de materia solida, gaseosa y liquida, posee interacciones fsico qumicas en su interior, de esta forma, las proporciones relativas entre el peso(fases gravimtricas) y el volumen (fases volumtricas) determinan una serie de propiedades fsicas; algunas de ellas, basadas en la distribucin de sus partculas y su contenido de agua, que sugieren cierto tipo de comportamientos geotcnicos, es el caso del Peso Especifico (G) y la Absorcin (S), propiedades que aunque relacionadas gravimtricamente, las analizaremos de manera independiente. La interaccin de las fases de los agregados como muestras de suelo que son, incluye propiedades naturales cuantificables tales como el pesoiy el volumen, medibles tanto en cada una de sus fases, como de forma total. La densidad es el concepto fsico que relaciona estas dos propiedades, y finalmente la cuantifica como la cantidad de masa en un volumen determinado. En consecuencia, en los materiales granulares con partculas gruesas, la densidad debe hacer inclusin de sus caractersticas en cada una de sus fases, comportamiento determinado por el contenido de agua presente en las partculas de esas mismas fases. Es as como la ciencia, hace mencin de una propiedad fsica conocida como peso unitario peso de una muestra que ocupa un volumen unitarioii La inclusin en diferentes proporciones del agua en sus partculas solidas, determinan otros pesos unitarios tales como, secoSaturado y sumergidoPeso EspecficoConocido el concepto de peso unitario, es claro que cualquier tipo de materia que ocupe unvolumen en el espacio posea esta propiedad. El agua como materia fluida, en su estado natural ydadas sus caractersticas fsicas tiene un peso unitario cuantificado conocido, la presencia naturaldel agua dentro de las diferentes fases del suelo, obliga a establecer una relacin universal entrelos pesos unitarios contenidos dentro de un material y el agua que hace parte de ella, de estaforma se da cabida al concepto de Peso Especifico(G). En consecuencia el peso especfico de unagregado grueso corresponde a la relacin entre su peso unitario y el peso unitario del agua.Como el peso especifico es un cociente (cantidad adimensional), no es otra cosa que la relacin dedos pesos unitarios, entonces el fundamento de esta propiedad depende de su peso unitario; espreciso identificar ciertas caractersticas relacionadas con en el peso unitario que muestran indiciosdel comportamiento del agregado como parte de una estructura; el peso unitario est relacionadocon la cantidad total de granos o partculas presentes en una muestra (en funcin de la porosidad)y la cantidad de agua presente en los vacios (en funcin de la humedad).Los suelos tienen partculas solidas entre las que hay huecos, y tambin tiene agua que llena estoshuecos. Las partculas entran en contacto unas con otras en pequeas superficies o mediantecapas liquidas adsorbidas. Cuando las partculas estn acomodadas uniformemente, dejandovacios entre ellas, y bajo fuerzas de compactacin, las partculas solidas tienen un alto grado deacomodo (compacidad) yla capacidad de deformacin bajo cargas ser pequeaiii .La anterior aplicacin del peso especfico, se enmarca dentro de la mecnica de suelos cuando se habla de deformaciones en los materiales expuestos a fuerzas de compresin. La accin de fuerzas externas sobre una masa de suelo genera deformaciones, a esta interaccin de partculas generada se le debe sumar el efecto producido por el agua. La homogeneidad de esta estructura trifsica (aire, agua y solido), es un factor determinante en la medicin de los niveles de deformacin. No hay duda que las normas nacionales aplicables al suelo, son la interpretacin de otras normas internacionales como lo son en el caso del peso especfico, ASTM C-127, AASHTO T-85 y NLT153. En consecuencia el mtodo de ensayo INV E-223, es una aplicacin a nuestro pas idntica de las normas nombradas, aunque difieran en terminologa y en la manera de explicar los conceptos, en esencia el mtodo de ensayo es el mismo. Este ensayo, en lo que se refiere a la medida prctica del peso especfico de los agregados gruesos, se muestra como una aproximacin experimental al concepto. Para comprender en toda su extensin la utilidad de esta propiedad (peso especfico), es necesario profundizar un poco ms en los principios fsicos en los que se basa el mtodo utilizado para su medida. Los mtodos de medida del peso especfico se basan en el principio de Arqumedesiv, de esta forma el peso del mineral en el agua ser igual a peso del material menos el empuje ejercido por el agua. El peso especfico del agregado es el resultado de dividir el peso del agregado por el peso del volumen de agua que desaloja. Para calcular este ltimo valor, se mide el peso del material en el aire y el peso del material en el agua, ya que el empuje ser igual al peso del material menos el peso ejercido por el agua. El empuje proporcionado por el fluido ser mayor cuanto mayor sea la densidad del fluido. En esta claridad se basan otros tipos de mtodos no de menor importancia, que utilizan lquidos densos. Cuanto mayor sea la densidad del fluido utilizado, mayor ser el peso del volumen desalojado. Dentro del desarrollo del ensayo, se describe una serie de procedimientos en los que se resalta la importancia del contenido de agua en las muestras del agregado, indicios de lo que ser nuestro siguiente concepto a tratar, y termina cuantificando el peso especfico mediante la relacin de los pesos unitarios del agregado y el agua en diferentes estados de saturacin del material. El valor obtenido del peso especfico, interviene en la mayor parte de los clculos de la mecnica de suelos, sin embargo la aplicabilidad real de este mtodo de ensayo se da con fines de clasificacin, determinacin de la densidad de equilibrio de un suelo y correccin de la densidad en el terreno por la presencia de partculas de tamao grueso. En los agregados gruesos, la aplicabilidad se refleja con fuerza en el concreto, este material convencional, empleado en pavimentos, edificios y en otras estructuras, posee un peso unitario que vara dependiendo de: la cantidad y de la densidad relativa del agregado grueso presente, la cantidad del aire atrapado o incluido y de los contenidos de agua. Adems del concreto convencional, existe una amplia variedad de otros concretos para hacer frente a diversas necesidades, concretos generados a partir de la manipulacin de su peso especfico, variando desde concretos aisladores ligeros con pesos unitarios de 240 kg/m3, a concretos pesados con pesos unitarios de 6400 kg/m3, que se emplean para resistir altos esfuerzos de compresin, es por eso correcto decir que en el concreto a mayor peso unitario mayor resistencia. Aunque el peso especfico es una propiedad fsica de gran importancia presente en todos los tipos de agregados, su cuantificacin en agregados gruesos no representa un indicativo claro de alguna cualidad especial del material. El enfoque prctico que se le puede dar a la densidad del suelo, est contenido en marcos conceptuales bsicos que facilitan el entendimiento del comportamiento mecnico del suelo. El peso especfico solo es una variable que permite en los materiales identificar otras variables(propiedades) fundamentales aplicables, relacionadas con la cantidad de partculas del suelo en un volumen determinado.