Sólidos
Como seguro que sabes, toda la materia a nuestro alrededor
está formada por partículas microscópicas: pueden ser moléculas, átomos o
incluso protones, neutrones y electrones sueltos, pero ahora mismo eso nos da
igual. Lo esencial es la naturaleza discreta de la materia, a
pesar de que nos sea imposible discernir esa naturaleza discreta y podamos
considerar, en nuestras ecuaciones, que muchos objetos son continuos.
Lo que distingue unos medios de otros es, fundamentalmente, cómo
están asociadas esas partículas. Puedes imaginar cada una de ellas como una
minúscula canica de un metal enormemente denso, y cada objeto como un conjunto
de billones de esas minúsculas canicas.
Para imaginar un sólido y su comportamiento, intenta
visualizar la siguiente escena: la miríada de pequeñas canicas están unidas
unas a otras mediante pequeñas barras metálicas, finísimas pero increíblemente
resistentes. Cada canica está soldada a las barras que la rodean, que a su vez
están soldadas a más canicas. El resultado es una gran red formada por
infinidad de canicas unidas unas a otras mediante esas barras metálicas.
Desde luego, en la realidad no hay “barras”: lo que mantiene
las partículas que forman el sólido en esas posiciones son fuerzas eléctricas
entre ellas, pero es más sencillo imaginarlos así para nuestro propósito en
este bloque, que es estudiar cómo se mueven unas partes del objeto respecto a
otras. En el caso de un sólido nada se mueve por su lado: es posible mover el
objeto como un todo, pero las posiciones y distancias relativas de las partículas
que lo constituyen no cambian jamás.
Densidad
La densidad es la masa por unidad de volumen.
La cuestión es precisamente ésa: comparar materiales,
no cuerpos concretos. No vale tomar un trozo de acero de 1 kg y un trozo de
madera de 500 kg y deducir, por tanto, que la madera en general es más pesada
que el acero en general: eso no tendría ningún sentido. Tampoco lo tiene
comparar 1 kg de plomo con 1 kg de paja y concluir que la paja pesa, como
material, lo mismo que el plomo. Por un lado no queremos comparar objetos
concretos sino los materiales en sí, independientemente del objeto; pero por
otro lado no podemos pesar “plomo en general” y “madera en general”, sólo
podemos pesar objetos concretos.
La solución es simplemente tomar objetos del mismo
volumen. Así, si comparamos dos objetos de 5 m3, uno de acero y
otro de corcho, el de acero pesará muchísimo más que el de corcho. Pero si
tomamos objetos de los mismos materiales y de 10 m3 sucederá lo
mismo, e igual si comparamos cualquier par de objetos del mismo volumen, uno de
acero y otro de corcho. De hecho, la relación numérica entre las masas de ambos
objetos –siempre que los dos tengan el mismo volumen, claro– se mantendrá
constante para cualquier volumen: si un trozo de corcho pesa 1 kg y el trozo de
acero del mismo tamaño pesa 20 kg, entonces si tomamos un trozo de corcho de 1
tonelada el trozo de acero del mismo tamaño que él pesará 20 toneladas.
Puesto que da igual qué volumen se tome siempre que sea el
mismo para todos los objetos, tiene todo el sentido del mundo emplear como
“volumen de referencia” la unidad de volumen, es decir, el metro
cúbico.
Por lo tanto, para conocer la densidad de un material basta
con obtener un objeto de 1 m3 de ese material, pesarlo y listo.
Naturalmente, también es posible obtener un objeto de 10 m3, pesarlo
y luego dividir la masa por diez para conocer la masa por cada metro cúbico, o
pesar un objeto de tan sólo 0,1 m3 y luego multiplicar su masa
por diez. Lo esencial es siempre utilizar como referencia final el metro
cúbico, de modo que el tamaño del objeto que estemos estudiando no influya en
el resultado.
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