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Densidade é um conceito fundamental em física e engenharia. Não só está intimamente ligado à massa de um objeto, mas a densidade também é central para determinar se algo flutuará quando colocado na superfície de um fluido. Embora a densidade possa não ser importante da mesma maneira que as forças fundamentais, ainda é uma das coisas mais importantes que você pode saber sobre uma substância.

TL; DR (muito longo; não leu)

Densidade é definida como ρ \u003d m ÷ V, onde ρ é densidade, m é massa e V é volume. A densidade é importante quando se trabalha se algo flutua na água e também pode ser útil para calcular a massa de um volume específico de uma substância.
O que é densidade?

Densidade é a massa de uma substância por unidade de volume. Na forma de uma equação, isso significa:

ρ \u003d m ÷ V

A letra grega rho, ρ, é tradicionalmente usada para representar densidade; m é a massa; e V é o volume. As unidades de densidade são kg por metro cúbico, ou algo equivalente a isso em outras unidades, como libras por pé cúbico.

A água é um bom exemplo de densidade porque, à temperatura cotidiana, sua densidade é próxima a 1.000 kg /metro cúbico ou 1 g /centímetro cúbico. O aço inoxidável, por outro lado, tem uma densidade de 8.000 kg /metro cúbico. Isso se encaixa na experiência cotidiana, porque um bloco de aço inoxidável é mais pesado que um bloco de água de tamanho igual.

Você pode alterar a densidade de algo comprimindo-o em volume (ou seja, reduzindo o volume) ou aumentando a quantidade de massa dentro do mesmo volume.
Densidade em geral

Embora a densidade geralmente se refira à massa por unidade de volume, em algumas situações o termo pode ser usado de maneira diferente. Por exemplo, a "densidade numérica" dos objetos é o número do que você está contando em uma unidade de volume. A densidade de carga é a quantidade de carga elétrica por unidade de volume. A densidade populacional também é usada como uma medida do número de pessoas por unidade de área ou volume. Em geral, densidade significa a quantidade de algo dentro de uma certa quantidade de espaço.
A Importância da Densidade: Flutuabilidade

A densidade tem importância óbvia quando se trata da flutuabilidade dos objetos. Em geral, se algo for mais denso que a água (com uma densidade acima de 1.000 kg /metro cúbico), ele afundará, mas se algo tiver uma densidade menor que a água, flutuará.

Mais tecnicamente, algo começará a flutuar quando o peso da água que ela desloca (devido à área da superfície em contato com a água e a que distância ela empurra a água) coincide com o peso do objeto, mas se isso nunca acontecer, ele afundará. Se o objeto for mais denso que a água (por exemplo, um bloco de aço), o peso da água que ele desloca nunca poderá corresponder ao peso do objeto, portanto continuará afundando.

O alumínio é um bom exemplo. É mais denso que a água, mas um pedaço de papel alumínio esticado flutua na água devido à grande área de superfície que faz contato com a água. No entanto, se você enrolar a mesma quantidade de papel alumínio em uma bola, a área da superfície em contato com a água se torna muito menor e a massa é concentrada acima dela, de modo que a maior densidade de alumínio vence e o papel afunda. É por isso que barcos feitos de materiais mais densos que a água flutuam, mesmo que um único bloco do material afunde: Toda a estrutura tem uma densidade menor do que o bloco, porque contém muito ar ou material menos denso.
A diferença de densidade também é o motivo pelo qual o óleo flutua na superfície da água. A densidade de óleos varia de cerca de 0,91 a 0,93 g por centímetro cúbico, pouco menos que a densidade da água. Você pode realizar muitos experimentos com base nessa base simples, mostrando que líquidos mais densos afundam no fundo de um recipiente de água enquanto líquidos menos densos flutuam.
A importância da densidade: calculando a massa

Desde a densidade e a massa está tão intimamente relacionada, você pode calcular facilmente a massa de uma certa quantidade de uma substância, desde que conheça sua densidade e o volume da substância. Isso pode ser útil em engenharia e outras aplicações. Use a fórmula simples:

m \u003d ρ × V

Para calcular a massa da substância. Por exemplo, usando a densidade de aço citada anteriormente, 0,5 metros cúbicos de aço têm uma massa de:

m \u003d ρ × V \u003d 8.000 kg /metro cúbico × 0,5 metros cúbicos \u003d 4.000 kg

Isso é útil em muitas situações diferentes. Por exemplo, se você sabe quanto espaço há em uma van e qual a carga máxima segura que a van pode suportar, você pode determinar se é seguro preenchê-la com um material específico. Você também pode usar a versão ρ \u003d m ÷ V da equação para descobrir qual é o material mais denso que você pode transportar com segurança.