Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Co to jest gęstość?
- Gęstość w ogóle
- Znaczenie gęstości: pływalność
- Znaczenie gęstości: obliczanie masy
Gęstość jest podstawową koncepcją w fizyce i inżynierii. Nie tylko jest ściśle związany z masą obiektu, ale gęstość ma również zasadnicze znaczenie dla ustalenia, czy coś unosi się po umieszczeniu na powierzchni płynu. Chociaż gęstość może nie być ważna w taki sam sposób jak siły podstawowe, jest to nadal jedna z najważniejszych rzeczy, które możesz wiedzieć o substancji.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Gęstość jest zdefiniowana jako ρ = m ÷ V., gdzie ρ jest gęstością, m jest masą, a V jest objętością. Gęstość jest ważna przy ustalaniu, czy coś unosi się w wodzie, i może być również przydatna do obliczania masy określonej objętości substancji.
Co to jest gęstość?
Gęstość to masa substancji na jednostkę objętości. W postaci równania oznacza to:
ρ = m ÷ V.
Grecka litera rho, ρ, jest tradycyjnie używany do reprezentowania gęstości; m jest masą; i V. jest głośnością. Jednostkami gęstości są kg na metr sześcienny lub coś równoważnego w innych jednostkach, takich jak funty na stopę sześcienną.
Woda jest dobrym przykładem gęstości, ponieważ w codziennej temperaturze jej gęstość jest bliska 1000 kg / metr sześcienny lub 1 g / centymetr sześcienny. Natomiast stal nierdzewna ma gęstość 8 000 kg / metr sześcienny. To pasuje do codziennych doświadczeń, ponieważ blok ze stali nierdzewnej jest cięższy niż blok wody o równej wielkości.
Możesz zmienić gęstość czegoś, kompresując go objętościowo (tj. Zmniejszając objętość) lub zwiększając ilość masy w tej samej objętości.
Gęstość w ogóle
Chociaż gęstość zwykle odnosi się do masy na jednostkę objętości, w niektórych sytuacjach termin ten można stosować inaczej. Na przykład „gęstość liczbowa” obiektów to liczba, którą zliczasz w jednostce objętości. Gęstość ładunku to ilość ładunku elektrycznego na jednostkę objętości. Gęstość zaludnienia jest również używana jako miara liczby osób na jednostkę powierzchni lub objętości. Ogólnie, gęstość oznacza ilość czegoś w określonej przestrzeni.
Znaczenie gęstości: pływalność
Gęstość ma oczywiste znaczenie, jeśli chodzi o pływalność przedmiotów. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli coś jest gęstsze niż woda (o gęstości ponad 1000 kg / metr sześcienny), tonie, ale jeśli coś ma niższą gęstość niż woda, unosi się.
Mówiąc bardziej technicznie, coś zacznie się unosić, gdy ciężar wody, którą wypiera (z powodu kontaktu powierzchni z wodą i tego, jak daleko popycha wodę w dół) odpowiada ciężarowi obiektu, ale jeśli tak się nie stanie, to będzie tonąć. Jeśli obiekt jest gęstszy od wody (na przykład blok ze stali), ciężar wody, którą wypiera, nigdy nie może być równy ciężarowi obiektu, więc będzie nadal opadał.
Aluminium jest dobrym przykładem. Jest gęstszy od wody, ale wyciągnięty kawałek folii aluminiowej unosi się na wodzie z powodu dużej powierzchni kontaktu z wodą. Jeśli jednak zwiniesz taką samą ilość folii w kulkę, powierzchnia stykająca się z wodą staje się znacznie mniejsza, a masa jest skoncentrowana nad nią, więc większa gęstość aluminium wygrywa, a folia tonie. Właśnie dlatego pływają łodzie wykonane z gęstszych materiałów niż woda, nawet jeśli jeden blok materiału zatonie: Cała konstrukcja ma mniejszą gęstość niż blok, ponieważ zawiera dużo powietrza lub mniej gęsty materiał.
Różnica w gęstości wynika również z tego, dlaczego olej unosi się na powierzchni wody. Gęstość olejów wynosi od około 0,91 do 0,93 g na centymetr sześcienny, tylko mniej niż gęstość wody. Możesz przeprowadzić wiele eksperymentów na tej prostej podstawie, pokazując, że bardziej gęste ciecze opadają na dno pojemnika z wodą, podczas gdy mniej gęste ciecze będą unosić się na powierzchni.
Znaczenie gęstości: obliczanie masy
Ponieważ gęstość i masa są ze sobą ściśle powiązane, można łatwo obliczyć masę określonej ilości substancji, pod warunkiem, że znasz jej gęstość i objętość. Może to być przydatne w inżynierii i innych aplikacjach. Użyj prostej formuły:
m = ρ × V
Aby obliczyć masę substancji. Na przykład, używając przytoczonej wcześniej gęstości stali, 0,5 metra sześciennego stali ma masę:
m = ρ × V = 8 000 kg / metr sześcienny × 0,5 metra sześciennego = 4000 kg
Jest to przydatne w wielu różnych sytuacjach. Na przykład, jeśli wiesz, ile miejsca jest w furgonetce i jaki jest maksymalny bezpieczny ładunek furgonetki, możesz dowiedzieć się, czy wypełnienie go określonym materiałem będzie bezpieczne. Możesz także użyć wersji równania ρ = m ÷ V, aby obliczyć, jaki jest najgęstszy materiał, który można bezpiecznie transportować.