pesaje hidrostático

Esta técnica puede presentar problemas de precisión al medir objetos mucho más densos que el líquido utilizado. Esto se debe a que un cambio de volumen produce una pequeña variación en el peso medido en comparación con el peso del objeto. Si bien existen líquidos densos, como el mercurio o la solución de Clerici , su toxicidad puede dificultar su uso.

Una solución alternativa consiste en medir la fuerza de reacción igual y opuesta (que actúa en sentido contrario a la fuerza de flotación). Para ello, se pesa un recipiente con líquido y luego se vuelve a pesar con el objeto suspendido en su interior. El recipiente tenderá a ganar un peso igual a la fuerza de flotación. En el caso de objetos compactos en un recipiente ajustado, esto puede provocar un cambio de peso considerable en comparación con el peso inicial del líquido.

Ejemplo 1: Si un bloque de piedra sólida pesa 3 kilogramos en tierra firme y 2 kilogramos sumergido en agua, entonces ha desplazado 1 kilogramo de agua. Dado que 1 litro de agua pesa 1 kilogramo (a 4  °C), se deduce que el volumen del bloque es de 1 litro y la densidad (masa/volumen) de la piedra es de 3 kilogramos/litro.

Ejemplo 2: Consideremos un bloque más grande del mismo material pétreo que en el Ejemplo 1, pero con una cavidad de 1 litro en su interior, rellena con la misma cantidad de piedra. El bloque seguiría pesando 3 kilogramos en tierra firme (sin tener en cuenta el peso del aire en la cavidad), pero ahora desplazaría 2 litros de agua, por lo que su peso sumergido sería de tan solo 1 kilogramo (a 4  °C).

El pesaje hidrostático es un procedimiento, iniciado por Behnke , Feen y Welham como medio para cuantificar posteriormente la relación entre la gravedad específica y el contenido de grasa ^{[ 1 ].}

El volumen residual en los pulmones puede introducir errores si no se mide directamente o no se estima con precisión. El volumen residual se puede medir mediante procedimientos de dilución de gases o estimarse a partir de la edad y la altura de una persona: ^{[ 2 ]}

• RV-Est(litros, hombres) = 1,310 × Altura (metros) + 0,022 × Edad (años, tomar como 25 para 18-25) − 1,232
• RV-Est(litros, mujeres) = 1,812 × Altura (metros) + 0,016 × Edad (años, tomar como 25 para 18-25) − 2,003

Estas estimaciones son para adultos de 18 a 70 años, tienen una desviación estándar de aproximadamente 0,4 litros y dependen de la etnia, factores ambientales, etc. ^{[ 3 ]} El volumen residual también puede estimarse como una proporción de la capacidad vital (0,24 para hombres y 0,28 para mujeres). ^{[ 4 ]}

La densidad corporal se puede calcular mediante la siguiente ecuación: ^{[ 5 ]}

${\displaystyle D_{b}={\frac {M_{a}}{{\frac {M_{a}-M_{w}}{D_{w}}}-RV}}}$

Dónde:

• D _b = Densidad del cuerpo;
• M _a = "Masa en el aire" (es decir, peso seco);
• M _w = "Masa en el agua" (es decir, peso bajo el agua);
• D _w = Densidad del agua (basada en la temperatura del agua);
• RV = Volumen residual (el espacio no lleno encerrado por el cuerpo, por ejemplo, el volumen de aire en los pulmones + vías respiratorias después de una exhalación máxima).

Una vez calculada la densidad corporal a partir de los datos obtenidos mediante pesaje hidrostático/subacuático, se puede estimar la composición corporal . Las ecuaciones más utilizadas para estimar el porcentaje de grasa corporal a partir de la densidad son las de Siri ^{[ 6 ]} y Brozek et al.: ^{[ 7 ]}

Siri (1956):  % de grasa = [4,950 / Densidad - 4,500] × 100

Brozek et al. (1963):  % de grasa = [4,570 / Densidad - 4,142] × 100

El pesaje hidrostático también se utiliza para estimar la densidad del hielo marino , ya que se considera el método más preciso. ^{[ 8 ]} Normalmente, se pesa una muestra de hielo marino en el aire y en queroseno, dado que el queroseno tiene una densidad menor que el hielo marino, puede enfriarse a temperaturas bajo cero y no derrite el hielo. La densidad del hielo marino presenta una estacionalidad sustancial, con valores mayores durante el invierno y menores durante el verano. ^{[ 9 ]} Debido a la pequeña diferencia entre la densidad del agua de mar y la del hielo marino, estos cambios estacionales en la densidad del hielo marino afectan su francobordo e introducen grandes incertidumbres en las estimaciones del espesor del hielo marino mediante altímetros satelitales. ^{[ 10 ]}

El pesaje hidrostático se puede utilizar para comprobar si hay huecos en el blindaje contra la radiación ^{[ 11 ]} .