magnitud

densidad de masa

Masa por unidad de volumen de una sustancia.
6 fórmulas

Descripción

La densidad de masa (a menudo simplemente 'densidad') es una propiedad física definida como la masa por unidad de volumen, típicamente expresada en kilogramos por metro cúbico (kg/m³) en unidades del SI. Describe cuán compactamente está empaquetada la materia en una sustancia. La densidad es un parámetro fundamental en física porque aparece en ecuaciones de dinámica de fluidos, flotabilidad, propagación de ondas e interacciones gravitacionales. Varía con la temperatura y la presión para la mayoría de los materiales, y es crucial para identificar sustancias y predecir su comportamiento.

Historia

El concepto de densidad se remonta a la antigüedad: el principio de Arquímedes (siglo III a.C.) usaba la densidad para determinar si una corona era de oro puro. La definición cuantitativa moderna surgió con el desarrollo de la medición precisa y el sistema métrico en el siglo XVIII.

Cómo funciona

La densidad se calcula dividiendo la masa de un objeto por su volumen. Para un material homogéneo, es un valor único; para compuestos o mezclas, se puede definir una densidad promedio. En fluidos, las diferencias de densidad impulsan la convección y la estratificación; en sólidos, la densidad se relaciona con el empaquetamiento atómico y la fuerza de los enlaces. El concepto se extiende a 'densidad de masa' en contraste con 'densidad numérica' (partículas por volumen) o 'densidad de carga' (carga por volumen), cada una con roles analíticos distintos.

En la práctica

Esencial en ingeniería para la selección de materiales, en geología para identificar minerales, en meteorología para la densidad del aire que afecta el clima, y en medicina para las exploraciones de densidad ósea.

Dato curioso

La densidad del agua a 4°C es exactamente 1000 kg/m³, lo que históricamente definió el kilogramo: un litro de agua era su estándar de masa.

Concept graph →

Fórmulas

$$t_{\text{ff}} \propto \frac{1}{\sqrt{G \rho}}$$
Free-fall time scales inversely with the square root of density.
Qué hay en la fórmula
t_ffvariablefree-fall time — tiempo second
Gvariablegravitational constant — constante gravitacional cubic metre per kilogram per second squared
ρvariablemass density — densidad de masa kilogram per cubic metre
$$r_H \propto \frac{\dot{M}}{\rho c_s}$$
Horizon radius scales with accretion rate over density and sound speed.
Qué hay en la fórmula
r_HvariableAccretion horizon radius — radio metre
\dot{M}variableMass accretion rate — tasa de flujo másico kilogram per second
\rhovariableMass density of accreting material — densidad de masa kilogram per cubic metre
c_svariableSound speed in accreting material — rapidez metre per second
$$\mathcal{R} = 2\Lambda + 16\pi G \rho + \Theta^i_j \Theta^j_i - \Theta^2$$
Relates spatial curvature to density and velocity gradients.
Qué hay en la fórmula
\mathcal{R}variableRicci scalar — ricci scalar per metre squared
\LambdavariableCosmological constant — constante cosmológica per metre squared
\rhovariableMass density — densidad de masa kilogram per cubic metre
\Theta^i_jvariableExpansion tensor — expansion tensor per second
\ThetavariableExpansion scalar — expansion scalar per second
GconstanteNewton's constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
$$\dot{M}_{out} = \rho v A$$
Mass outflow rate is density times velocity times area.
Qué hay en la fórmula
Ṁ_outvariableMass outflow rate — tasa de flujo másico kilogram per second
ρvariableMass density of the outflowing material — densidad de masa kilogram per cubic metre
vvariableFlow velocity perpendicular to the area — velocidad metre per second
AvariableCross-sectional area through which material flows — área square metre
$$v_A = \frac{B}{\sqrt{4\pi \rho}}$$
Speed of transverse magnetohydrodynamic waves.
Qué hay en la fórmula
v_AvariableAlfvén wave speed — velocidad metre per second
Bvariablemagnetic field strength — intensidad del campo magnético tesla
ρvariablemass density — densidad de masa kilogram per cubic metre
$$B > v \sqrt{4\pi \rho}$$
Magnetic field strength required to balance kinetic energy density.
Qué hay en la fórmula
BvariableMagnetic field strength — intensidad del campo magnético tesla
vvariableCharacteristic velocity of plasma flow — velocidad metre per second
ρvariableMass density of the plasma — densidad de masa kilogram per cubic metre
√operadorTakes the square root of the argument — raíz cuadrada

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