Peso específico

Peso por unidad de volumen de un material

El peso específico , también conocido como peso unitario (símbolo γ , letra griega gamma ), es una cantidad específica de volumen definida como el peso por unidad de volumen de un material.

Un valor comúnmente utilizado es el peso específico del agua en la Tierra a 4 °C (39 °F), que es 9,807 kilonewtons por metro cúbico o 62,43 libras-fuerza por pie cúbico . ^[1]

Definición

El peso específico, γ , de un material se define como el producto de su densidad , ρ , y la gravedad estándar , g : $${\displaystyle \gamma =\rho \,g}$$

La densidad del material se define como masa por unidad de volumen, medida típicamente en kg/m ³ . La gravedad estándar es la aceleración debida a la gravedad, que generalmente se expresa en m/s ² , y en la Tierra se toma generalmente como9,81 m/ ^s2 .

A diferencia de la densidad, el peso específico no es una propiedad fija de un material. Depende del valor de la aceleración gravitacional , que varía según la ubicación. La presión también puede afectar los valores, dependiendo del módulo volumétrico del material, pero generalmente, a presiones moderadas, tiene un efecto menos significativo que los otros factores. ^[2]

Aplicaciones

Mecánica de fluidos

En mecánica de fluidos , el peso específico representa la fuerza ejercida por la gravedad sobre una unidad de volumen de un fluido. Por este motivo, las unidades se expresan como fuerza por unidad de volumen (p. ej., N/m ³ o lbf/ft ³ ). El peso específico puede utilizarse como una propiedad característica de un fluido. ^[2]

Mecánica de suelos

El peso específico se utiliza a menudo como una propiedad del suelo para resolver problemas de movimiento de tierras .

En mecánica de suelos, el peso específico puede referirse a:

Peso unitario húmedo

El peso unitario de un suelo cuando los espacios vacíos del suelo contienen tanto agua como aire. donde $${\displaystyle \gamma ={\frac {(1+w)G_{s}\gamma _{w}}{1+e}}}$$

• γ es el peso unitario húmedo del material
• γ _w es el peso unitario del agua
• w es el contenido de humedad del material
• G _s es la gravedad específica del sólido
• e es la relación de vacío

Peso unitario seco

El peso unitario de un suelo cuando todos los espacios vacíos del suelo están completamente llenos de aire, sin agua. La fórmula para el peso unitario seco es: donde $${\displaystyle \gamma _{d}={\frac {G_{s}\gamma _{w}}{1+e}}={\frac {\gamma }{1+w}}}$$

• γ es el peso unitario húmedo del material
• γ _d es el peso unitario seco del material
• γ _w es el peso unitario del agua
• w es el contenido de humedad del material
• G _s es la gravedad específica del sólido
• e es la relación de vacío

Peso unitario saturado

El peso unitario de un suelo cuando todos los espacios vacíos del suelo están completamente llenos de agua, sin aire. La fórmula para el peso unitario saturado es: donde $${\displaystyle \gamma _{s}={\frac {(G_{s}+e)\gamma _{w}}{1+e}}}$$

• γ _s es el peso unitario saturado del material
• γ _w es el peso unitario del agua
• G _s es la gravedad específica del sólido
• e es la relación de vacíos ^[3]

Peso unitario sumergido

Diferencia entre el peso unitario saturado y el peso unitario del agua. ^[4] Se utiliza a menudo en el cálculo de la tensión efectiva en un suelo. La fórmula para el peso unitario sumergido es: donde $${\displaystyle \gamma '=\gamma _{s}-\gamma _{w}}$$

• γ ′ es el peso unitario sumergido del material
• γ _s es el peso unitario saturado del material
• γ _w es el peso unitario del agua

Ingeniería civil y mecánica

El peso específico se puede utilizar en ingeniería civil e ingeniería mecánica para determinar el peso de una estructura diseñada para soportar ciertas cargas permaneciendo intacta y dentro de los límites de deformación .

Peso específico del agua

Peso específico del aire

Referencias

1. Consejo Nacional de Examinadores de Ingeniería y Topografía (2005). Fundamentos de ingeniería, Manual de referencia suministrado (7.ª ed.). ISBN  1-932613-00-5 .
2. Finnemore, JE (2002). Mecánica de fluidos con aplicaciones de ingeniería . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-243202-0 . 
3. Das, Braja M. (2007). Principios de ingeniería geotécnica . Canadá: Chris Carson. ISBN 0-495-07316-4 . 
4. The Transtec Group, Inc. (2012). Definiciones básicas y terminología de suelos . [1] (Página consultada el 7 de diciembre de 2012)

Enlaces externos

• Calculadora de peso sumergido
• Calculadora de peso específico
• http://www.engineeringtoolbox.com/density-specific-weight-gravity-d_290.html
• http://www.themeter.net/pesi-spec_e.htm