LA MATERIA

Contenido Revisado

Todos los cuerpos están formados por materia,  cualquiera sea su forma, tamaño o estado. Pero no  todos ellos están formados por el mismo tipo de  materia, sino que están compuesto de sustancias  diferentes. Para examinar la sustancia de la que  está compuesto un cuerpo cualquiera, éste puede  dividirse hasta llegar a las moléculas que lo  componen. Estas partículas tan pequeñas son  invisibles a nuestros ojos, sin embargo, mantienen  todas las propiedades del cuerpo completo. A su  vez, las moléculas pueden dividirse en los  elementos simples que la forman, llamados  átomos.

Todos los átomos tienen la misma cantidad de protones que de electrones.

Ver: >estado    >sustancias    >moléculas    >propiedades   > átomos.

Todo es materia 

Cuando estudiamos el Universo describimos una serie de elementos que forman parte de él, como los cuerpos grandes y pequeños, las sustancias que lo componen, etcétera. Todos ellos están formados de materia.

¿Qué es?

La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

La materia se puede encontrar en diferentes estados que son: sólido, líquido y gaseoso.

Si observamos el medio que nos rodea, podemos determinar que en este, se encuentran edificios, aire, nubes, etcétera. Todo es materia.

Sus propiedades

En este capítulo se estudiarán las propiedades físicas de la materia. Estas corresponden al conjunto de características que se pueden estudiar, usando los sentidos o con la ayuda de algún instrumento que permita determinar alguna propiedad de la materia.

A través de los estudios realizados por los científicos, se ha llegado a determinar que la materia tiene ciertas propiedades que son: masa, peso, volumen y densidad.

Estudiaremos cada propiedad de la materia, con sus respectivas unidades y el o los instrumentos que permiten su medición.

Por definición, masa corresponde a la cantidad de materia que forma parte de un cuerpo.

La masa se designa con la letra m.

La masa es una propiedad que no varía en la materia. Esto significa que al medir un mismo cuerpo en distintas partes del planeta, e incluso en la Luna o en otro planeta, el resultado de la medición será siempre el mismo.

Para medir la masa se utiliza un instrumento que es universal, llamado balanza.

Siempre que medimos la masa de una materia u objeto, expresamos este valor o magnitud acompañado de una unidad.

Las unidades de masa pueden ser:

• Tonelada, que se abrevia t o Ton.
• Kilogramo, que se abrevia Kg.
• Gramo, que se abrevia g.
  

Equivalencias

Existe equivalencia entre las unidades de masa. Estas son:

• 1 tonelada equivale a 1.000 kilogramos y 1.000.000 de gramos.
• 1 kilogramo equivale a 1.000 gramos.

 * Por ejemplo, si se ponen en una balanza 7 manzanas, estas pesan 850 g., o bien 0,850 kg.

¿Cómo hacer equivalencias?

Cada vez que se quiere transformar de toneladas a kilogramo, se debe multiplicar por 1.000 y para transformar de kilogramos a gramos también se debe multiplicar por 1.000, ya que se está transformando de una unidad mayor a una menor según la equivalencia dada.

Por el contrario, si se desea transformar de kilogramos a toneladas y de gramos a kilogramos se debe dividir por 1.000, ya que se está transformando de una unidad menor a una mayor.

Para medir la masa de un sólido, se procede en forma directa; simplemente se debe tomar el sólido, colocarlo en una balanza y así se obtiene un valor que se expresa en la unidad correspondiente.

Masa de un líquido

En el caso de querer medir la masa de un líquido se debe obligadamente usar un recipiente y la masa del líquido se calcula por diferencia.

• Por ejemplo, si se tiene un vaso con agua y se quiere calcular la masa del agua se debe:

* Masar el agua en el recipiente.

* Masar solo el vaso.

* Restar el valor obtenido del vaso y del agua con el valor del vaso solo.

El valor de la masa del agua será la diferencia obtenida.

Así.

Masa del vaso con agua = 578 g.

Masa del vaso = 103 g.

Masa del agua = 475 g.

La masa del agua corresponde a 475 g. O bien a 0,475 kg.

El peso es otra propiedad física de la materia.

Corresponde a la fuerza de atracción que ejerce la fuerza de gravedad o bien otro planeta, satélite, etcétera, sobre la masa de un cuerpo.

Si no existiera la fuerza de gravedad en la Tierra, se podrían observar fenómenos muy extraños como: no existirían los paracaídas ni llovería. Si una persona diera un salto, seguiría subiendo indefinidamente, y lo mismo ocurriría con una pelota que fuera golpeada contra el suelo. Así como estos casos se podrían describir muchos más.

Por todo esto, se puede concluir que los cuerpos caen al suelo cada vez que se dejan libres, ya que son atraídos por la Tierra con una fuerza llamada peso.

Interacción

El peso resulta de la interacción de dos cuerpos por el hecho de tener ambos masa, es decir, masa del cuerpo que cae y la masa de la tierra.

El peso se mide con un instrumento llamado dinamómetro y su unidad se expresa en Newton (N).

Característica

Una característica muy especial del peso es que varía, ya que depende de la fuerza de gravedad de la Tierra, o bien, de la fuerza con que el planeta o cuerpo atrae a los objetos hacia el centro.

Como la Tierra posee una forma más o menos esférica y achatada en los Polos, la distancia entre el centro de la Tierra y los Polos es menor que la distancia entre el centro de la Tierra y el Ecuador.

De acuerdo a esta información se establece que la fuerza de gravedad en los Polos es mayor que en el Ecuador, y esto está determinado por la distancia entre ambos puntos y el centro de la Tierra.

Para medirlo

Anteriormente, se indicó que con el dinamómetro (en la imagen)se puede medir el peso. Este instrumento está formado por un resorte, el cual tiene un extremo libre y además posee una escala graduada en unidad de peso.

Si se desea saber el peso de un objeto, este se cuelga del extremo libre del resorte, el cual se estira. A mayor estiramiento o elongación del resorte, mayor será el peso del objeto.

Masa y peso

Después de haber analizado las propiedades de masa y peso que tiene la materia, se pueden establecer algunas diferencias.

• La masa es una propiedad constante que presenta la materia, en cambio, el peso depende del lugar donde se encuentre el objeto en la Tierra o en otro punto del Universo.
• Si un cuerpo tiene mayor masa, mayor será el peso o la fuerza con que la Tierra atrae a la masa del cuerpo.

La masa y el peso se miden con instrumentos distintos y se expresan con unidades distintas.

El volumen corresponde al lugar que ocupa un cuerpo en el espacio. Es la tercera propiedad física de la materia que estudiaremos.

El volumen se simboliza con la letra V y generalmente esta propiedad se asocia con el tamaño, ya que es muy común escuchar decir: "Tengo un baúl tan grande que no tengo un lugar adecuado donde ponerlo". Esta frase es bastante lógica, ya que a mayor tamaño mayor lugar ocupará el cuerpo y, por lo tanto, mayor volumen.

Para medir el volumen se utilizan distintos instrumentos. Además, el volumen se expresa en diferentes unidades, según la materia, específicamente el estado en el cual ella se encuentre. Veamos.

Líquidos

El volumen en los líquidos se puede medir de la siguiente forma.

• Si el volumen del líquido que se desea medir es pequeño, se puede utilizar una pipeta, la cual va a estar graduada en cm3. (centímetro cúbico) o ml. (mililitros) .
  Las pipetas pueden ser de 1 ml. o cm3 , esto significa que está graduada de 0,1 ml. hasta completar 1 ml. También, existen pipetas de 5, 10 y 20 ml.
  
• Para medir volúmenes mayores, es importante saber algunas equivalencias entre las unidades:

litros = l

mililitros = ml

centímetro cúbico = cm3. o cc.

 

1 litro equivale a 1.000 centímetros cúbicos o a 1000 mililitros.

 

1 l = 1000 cc. o cm.3

1 l = 1000 ml.

1 cm3 = 1 ml.

 

• Si se desea medir volúmenes mayores, se podría usar una probeta o también un vaso precipitado.
  Es importante aclarar que el vaso precipitado está graduado, por ejemplo, de 50 en 50 ml. o bien de 100 en 100 ml. En cambio, la probeta, si mide un volumen de 100 ml., está graduada de 1 en 1 ml. Esto permite medir volúmenes intermedios, por ejemplo, si se quiere medir 86 ml. se puede lograr sin dificultad.

Todos los instrumentos mencionados son de vidrio, por lo tanto, se debe manipularlos con cuidado, ya que se pueden romper con facilidad.

Medir los líquidos no resulta difícil, siempre que se utilice el instrumento adecuado y además se realice una buena lectura de la medición.

Cuerpo sólido regular

Lo primero que se debe aclarar es qué se entiende por cuerpo regular. Este corresponde a un objeto o cuerpo que posee dimensiones muy bien definidas.

Para medir estas dimensiones se puede utilizar una regla, si el cuerpo no es muy grande, o bien el metro.

Es importante recordar que algunos cuerpos regulares son: prisma rectangular, cubo, prisma recto, pirámide recta, cilindro recto, cono recto y esfera.

Algunas unidades de medida que pueden expresar las dimensiones de este tipo de cuerpos son:

• 1 metro equivale a 100 centímetros, o sea 1 m. = 100 cm.
• 1 cm. equivale a 10 milímetros, o sea 1 cm. = 10 mm.

Por ejemplo si se tiene una caja de madera y se desea calcular su volumen, se puede utilizar una regla y con ella se mide su largo, ancho y alto. Es decir, se obtienen tres dimensiones del cuerpo.

Para calcular el volumen se aplica la siguiente fórmula:

Volumen de cuerpo regular = largo X ancho X alto

Entonces, si de la medición anterior se obtienen los siguientes datos:

Largo = 15 cm.

Ancho = 8 cm.

Alto = 4 cm.

Se reemplaza en la fórmula:

V = 15 cm. x 8 cm. x 4 cm.

V = 480 cm3.

 

Respuesta: el volumen de la caja es de 480 cm3.

En el caso de un cubo que tiene todos sus lados iguales, para calcular el volumen, basta con obtener el valor de uno de sus lados y se aplica la fórmula.

Por ejemplo, en el siguiente cubo, se proporciona solo este dato:

Entonces,
V = 6 cm. x 6 cm. x 6 cm. = 216 cm3.

Cuerpo sólido irregular

Calcular el volumen de un cuerpo regular no resulta difícil, ya que basta tener los datos y multiplicar.

Pero ¿se puede calcular con igual facilidad el volumen de una piedra, clavo, flor, etcétera? Lógicamente, no es fácil hacerlo en forma directa, pero esto no implica que no se pueda llevar a cabo.

Para calcular el volumen de un cuerpo sólido irregular, se utiliza un volumen conocido de agua y el volumen del cuerpo se calcula por el desplazamiento del líquido.

• Para llegar a determinar el volumen de un manojo (grupo) de llaves, se procede de la siguiente manera:
• Se toma una probeta -cualquier instrumento que se encuentre perfectamente graduado- que contenga una cantidad exacta de agua. Se anota la cantidad. Por ejemplo, 100 cc.
• Se introduce el manojo de llaves.
• Se anota el volumen final del agua de la probeta. En nuestro ejemplo, 123 cc.
• Se procede a restar el volumen final del agua menos el volumen inicial de ella.

Vf =123 cc.

Vi = 100 cc.

Diferencia = 23 cc.

 

Por lo tanto el volumen del manojo de llaves es de 23 cc.

Con este método se calcula en forma indirecta el volumen de un cuerpo irregular, además, no se puede usar con aquellos sólidos que se disuelvan en agua o bien floten en ella.

Los gases

Calcular el volumen de los gases es un poco más complejo, ya que un masa de gas tiende a ocupar el mayor volumen posible. Por lo tanto, para realizar este cálculo, se debe mantener encerrado el gas en un recipiente. Además, se deben mantener constantes los factores de presión y temperatura, ya que ambos hacen variar el volumen de un gas.

Densidad

La densidad corresponde a la cuarta propiedad física de la materia. Para poder comprender este concepto, es importante haber analizado las propiedades de masa y volumen.
En el concepto de densidad se relacionan la masa y el volumen.
Se ha podido determinar que un mismo volumen de distintas materias, tienen masas distintas.
Se ha podido determinar que materias que tienen un mismo volumen, tienen masas distintas.
Por ejemplo, si se toma 1 ml. de agua y se mide su masa, esta es de 1 g. Basándose en la relación entre masa y volumen, se ha llegado a definir densidad como: la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen.
Como en este caso, se asocian masa y volumen, están involucradas las unidades de g., kg., l. y cc. o ml.

Fórmula

Para calcular la densidad se debe usar la siguiente fórmula:

	Masa del cuerpo
Densidad =	__________________________
	Volumen del cuerpo

Las unidades de densidad son:

kilogramo/ metro cúbico. Lo que es igual a kg. / m3.
O también se puede usar:
gramos/ centímetro cúbico. Lo que es igual a g. / cc3.
Cada materia tiene su propia densidad que le es característica.
Por ejemplo:

• Oro = 19,3 g. /cm.3
• Alcohol = 0,8 g. / cm.3
• Vinagre = 1,05 = g. / cm.3