Mecanica de rocas

1. INFORME DE LABORATORIO N°4
DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES FISICAS
(DENSIDAD Y HUMEDAD)
I. OBJETIVOS:
 Enseñar al estudiante métodos para la obtención de la humedad natural y
densidad de los materiales.
 Capacitar al estudiante en el manejo y cuidado de los equipos utilizados.
II. MARCO TEÓRICO:
HUMEDAD
Se denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor presente. Es
importante conocer la humedad que contienen las rocas por dos razones:
1) Cuanto más contenido de humedad tienen, menor resistencia ofrecen al paso
del calor.
2) Cuando el contenido de humedad es grande y se produce una helada, el agua
se congela desmenuzando la pieza.
DETERMINACION DE LA HUMEDAD
La determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para
determinar la cantidad de agua presente en una muestra de roca en términos de su
peso en seco se define como:
𝑊 𝑊 = 𝑊ℎ− 𝑊𝑠
𝑊 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
∗ 100%
Donde:
𝑊 𝑊 es la diferencia entre el peo húmedo y el peso seco
𝑊𝑠 es el peso seco del material
𝑊ℎ es el peso húmedo del material
DENSIDAD

2. La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio
determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD
La determinación de la densidad está representada por:
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑔)
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑐𝑚3)
DETERMINACIÓNDE LA DENSIDADA PARTIRDE UNA MUESTRADE FIGURA
GEOMÉTRICADEFINIDA
Se usa la formula descrita, el volumen se obtiene con fórmulas matemáticas dependiendo
del sólido, de su geometría, el peso se obtiene con la balanza.
DETERMINACIÓNDE LA DENSIDADA PARTIRDE UNA MUESTRADE FIGURA
IRREGULARO GRANULAR
Se usa la misma fórmula anterior, obtenemos el peso de la muestra con la ayuda de una
balanza, como obtener el volumen de un sólido irregular es complicado debemos usar el
siguiente principio:
Un objeto que se sumerge desplaza un volumen de líquido igual al volumen del objeto. Por
el PrincipiodeArquímedes se sabe queel peso del objetose obtienemultiplicado su volumen
por la densidad del fluido. Si la densidad del objeto es menor que la del líquido desplazado,
el objeto flota; si es mayor, se hunde. En el caso de un objeto que flota, el peso de fluido
desplazado será igual al peso del objeto.
III. MATERIAL Y EQUIPO:
 Balanza electrónica
 Vernier
 Probetas
 Cápsulas normalizadas
 Cocina eléctrica
 Matraz
 Horno eléctrico
 Agua
 Otros

3. IV. PROCEDIMIENTO:
DETERMINACION DE LA HUMEDAD
a) Se toman 3 pequeñas muestras de la roca extraída en campo.
b) Seguidamente se pesan las tres muestras en una balanza electrónica la cual nos
proporciona datos precisos y se anota sus respectivos valores. Estepeso viene a
ser el peso húmedo de la roca.
c) Después de pesar, las muestras se colocan en una estufa a una temperatura de
300°C por un tiempo de 30 min.
d) Cuando la muestra se seca, se procede a pesar nuevamente cada muestra.
e) Se realizan los cálculos,conlosdatos obtenidos anteriormente se puede calcular
el contenido de humedad con las formulas especificadas anteriormente.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD
Se divide en dos, densidad de una figura regular y otra irregular
Figura Regular
a) Con la perforadora de diamantina se sacan 3 testigos, los cuales serán cortados
en forma de cilindro, la altura debe ser aproximadamente el doble del diámetro.
b) Obtenidas las 3 muestras (cilindros sacados de la roca) se mide cada una de
ellas, anotando sus alturas y diámetros.
c) Seguidamente se pesa cada muestra y se anota cada valor.
d) Con todos los datos anotados anteriormente se calcula el volumen de cada
muestra para así poder determinar la densidad, con la formula anteriormente
mencionada.
Figura irregular
a) Se sacan 3 muestras irregulares de la roca obtenida en campo.
b) Seguidamente se pesa cada muestra y se anota cada valor.
c) En una probeta se debe añadir agua destilada hasta la mitad de su capacidad,
observar la medida del agua y anotar. Seguidamente se debe sumergir una
muestra, y realizar la lectura de la nueva medida del agua. Al restar las lecturas

4. del agua obtenidas anteriormente resulta el volumen de la muestra. Se realiza
lo mismo con cada muestra
d) Con el volumen de las muestras y sus respectivos pesos podemos determinar la
densidad, con la formula anteriormente mencionada.
V. TOMA DE DATOS:
DETERMINACIÓNDE LA HUMEDAD
No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
1 Peso muestra húmeda (2-1) 77.4 g 148.7 g 117.3 g
2 Peso muestra seca (3-1) 76.6 g 147.3 g 115.9 g
DETERMINACIÓNDE LA DENSIDAD
Figura Regular
I. N
°
Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra3
1 Peso de la muestra seca en gramos 171.2 172.45 175.5
2 Altura de cilindro (h) (testigo) 7.37 cm 7.435 cm 7.49 cm
3
Diámetro del cilindro(testigo) 3.74 cm 3.74 cm 3.74 cm
4
Radio del testigo 1.87 cm 1.87 cm
1.87
Figura Irregular
N° Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra3
1 Peso de la muestra seca en gramos 83.1 g 161.8 g 228.5 g
2 Volumen agua desplazado cm3 40 80 110

5. VI. CÁLCULOS:
DETERMINACIÓNDE LA HUMEDAD
Se utiliza las siguientes fórmulas para las tres muestras que se tienen:
𝑊 𝑊 = 𝑊ℎ− 𝑊𝑠
𝑊 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
∗ 100%
Muestra 1
Ww = 77.4 - 76.6= 0.8 g
W = (0.8/ 76.6)* 100 = 1.04 %
Muestra 2
Ww = 148.7 – 147.3 = 1.4 g
W = (1.4 /147.3) * 100 = 0.95%
Muestra 3
Ww = 117.3 -115.9= 1.4 g
W = (1.4/115.9) * 100 = 1.208%
Humedad promedio de la roca: (1.04 + 0.95 + 1.208) / 3 = 1.066%
DETERMINACIÓNDE LA DENSIDAD
Se usa la siguiente fórmula para el cálculode densidades
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 () =
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑔)
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑐𝑚3)

6. FIGURA REGULAR
En este caso se halla el volumen de la muestra yaque es un sólido regular
Volumen = π * h * 𝑟2
Muestra 1
V = π*7.37 * 1.872 = 80.9656 cm3
 =
171.2 g
80.9656 𝑐𝑚3 = 2.1145 g/cm3
Muestra 2
V = π*7.435 * 1.872 = 81.68 cm3
 =
172.45 g
81.68 𝑐𝑚3 = 2.11g/cm3
Muestra 3
V = π*7.49 * 1.872 = 82.28 cm3
 =
175.5 g
82.28 𝑐𝑚3 = 2.13g/cm3
Densidad promedio de la roca= (2.1145 + 2.11 + 2.3) / 3 = 2.118 g/cm3
FIGURA IRREGULAR
Muestra 1
 =
83.1 g
40 𝑐𝑚3 = 2.0775 g/cm3

7. Muestra 2
 =
161.8 g
80 𝑐𝑚3 = 2.0225 g/cm3
Muestra 3
 =
228.5 g
110 𝑐𝑚3 = 2.077g/cm3
Densidad promedio de la roca= (2.0775 + 2.0225 + 2.077) / 3 = 2.059 g/cm3
VII. TABLA DE RESULTADO:
DETERMINACIÓNDE LA HUMEDAD
No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
1 Peso Recipiente (opcional) - - -
2 Peso Recipiente + muestra húmeda 77.4 gr 148.7 gr 117.3 gr
3 Peso Recipiente + muestra seca 76.6 gr 147.3 gr 115.9 gr
4 Peso muestra húmeda (2-1) 77.4 gr 148.7 gr 117.3 gr
5 Peso muestra seca (3-1) 76.6 gr 147.3 gr 115.9 gr
6 Humedad % 1.04 % 0.95 % 1.208 %
7 Humedad promediode la roca % 1.066 %
DETERMINACIÓNDE LA DENSIDAD
Figura Regular
II. N
°
Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra3
1 Peso de la muestra seca en gramos 171.2 172.45 175.5
2 Volumen de la muestra en cm3 80.9656 81.68 82.28

8. Figura Irregular
N° Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra3
1 Peso de la muestra seca en gramos 83.1 161.8 228.5
2 Volumen agua desplazado cm3 40 80 110
3 Densidad () gr/cm3 ( 1 / 2 ) 2.0775 2.0225 2.077
4 Densidad Promediode Roca 2.059
VIII. CONCLUSIONES
 Como se puede observar en la práctica realizada nuestro contenido de humedad
resulto el 0.19% lo que quiere decir que la roca o muestra que se sacó de
determinado lugar noalberga mucha humedad (agua), se realizó 3ensayos y se sacó
el promedio resultando esa respuesta. Es decir cada ensayo es aproximado a 0.19%
 Para el cálculo de la densidad se dividió el trabajo en dos: para calcular la densidad
de la roca en solidos regulares y para solidos irregulares, en cada uno de estos se
calculó la densidad tres veces (3 muestras para cada ensayo). Para las 3 muestras
regulares la densidad resultó: muestra 1 = 2.00 g/cm3, muestra 2 = 1.997 g/cm3,
muestra 3 = 2.01 g/cm3 promediando se obtuvo 2.02 g/cm3. Para las muestras
irregulares las respuestas fueron: muestra 1 = 1.935 g/cm3, muestra 2 = 1.9967
g/cm3, muestra 3 = 2.12 g/cm3 promediando se obtuvo2.02 g/cm3. Notamos que
ambos promedios tanto en la densidad de solidos irregulares como regulares
resulta 2.02 g/cm3, lo que nos confirma que el ensayo se realizó de una manera
correcta, pues las muestras fueron de la misma roca, sacadas de un mismo lugar,
por lo que no debería variar mucho las respuestas de densidad.
3
Densidad () gr/cm3 ( 1 / 2 ) 2.1145 2.11 2.13
4
Densidad Promediode Roca
2.118

9. IX. BIBLIOGRAFÍA:
 Giancoli, FÍSICA PRINCIPIOSCON APLICACIONES,Cuarta EdiciónEdt Pretice.Hall.
Mexico 1997.
 Marcelo Alonso , E. Finn; FÍSICA volumen I: MECANICA; Editorial Addison-Wesley
Iberoamericana 1986.
 Raymond A. Senvay;FÍSICA Tomol; Cuarta Edición; Editorial McGraw-Hill1996.