Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- Ce este densitatea?
- Densitatea în general
- Importanța densității: flotabilitate
- Importanța densității: calculul masei
Densitatea este un concept fundamental în fizică și inginerie. Nu numai că este legat intim de masa unui obiect, dar densitatea este, de asemenea, centrală pentru a determina dacă ceva va pluti atunci când este așezat pe suprafața unui fluid. Deși densitatea poate să nu fie importantă în același mod cu forțele fundamentale, este totuși unul dintre cele mai importante lucruri pe care le poți ști despre o substanță.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Densitatea este definită ca: ρ = m ÷ V, unde ρ este densitate, m este masă și V este volum. Densitatea este importantă atunci când se rezolvă dacă ceva va pluti în apă și poate fi utilă și pentru calcularea masei unui volum specific al unei substanțe.
Ce este densitatea?
Densitatea este masa unei substanțe pe unitatea de volum. Sub forma unei ecuații, aceasta înseamnă:
ρ = m ÷ V
Litera greacă rho, ρ, este folosit în mod tradițional pentru a reprezenta densitatea; m este masa; și V este volumul. Unitățile de densitate sunt kg pe metru cub, sau ceva echivalent cu aceasta în alte unități, cum ar fi kilogramele pe picior cub.
Apa este un exemplu bun pentru densitate, deoarece la temperatura de zi cu zi, densitatea ei este aproape de 1.000 kg / metru cub sau 1 g / centimetru cub. Oțelul inoxidabil, pe de altă parte, are o densitate de 8.000 kg / metru cub. Acest lucru se potrivește cu experiența de zi cu zi, deoarece un bloc de oțel inoxidabil este mai greu decât un bloc de apă de dimensiuni egale.
Puteți schimba densitatea ceva comprimându-l în volum (adică, reducerea volumului) sau creșterea cantității de masă din același volum.
Densitatea în general
Deși densitatea se referă, de obicei, la masa pe unitate de volum, în unele situații termenul poate fi folosit diferit. De exemplu, „densitatea numărului” de obiecte este numărul pe care îl numeri într-o unitate de volum. Densitatea de încărcare este cantitatea de încărcare electrică pe unitatea de volum. Densitatea populației este, de asemenea, utilizată ca măsură a numărului de persoane pe unitate de unitate sau volum. În general, densitate înseamnă cantitatea de ceva dintr-o anumită cantitate de spațiu.
Importanța densității: flotabilitate
Densitatea are o importanță evidentă când vine vorba de flotabilitatea obiectelor. În linii mari, dacă ceva este mai dens decât apa (având o densitate de peste 1.000 kg / metru cub), aceasta se va scufunda, dar dacă ceva are o densitate mai mică decât apa, va pluti.
Mai tehnic, ceva va începe să plutească atunci când greutatea apei pe care o deplasează (din cauza suprafeței care face contact cu apa și cât de departe împinge apa în jos) se potrivește cu greutatea obiectului, dar dacă acest lucru nu se va întâmpla niciodată chiuvetă. Dacă obiectul este mai dens decât apa (de exemplu, un bloc de oțel), greutatea apei pe care o deplasează nu se poate potrivi niciodată cu greutatea obiectului, deci va continua să se scufunde.
Aluminiul este un bun exemplu. Este mai densă decât apa, dar o bucată de folie de aluminiu întinsă va pluti pe apă din cauza suprafeței mari care face contact cu apa. Cu toate acestea, dacă rulați aceeași cantitate de folie într-o bilă, suprafața în contact cu apa devine mult mai mică, iar masa este concentrată deasupra ei, astfel densitatea mai mare de aluminiu se câștigă și folia se va scufunda. Acesta este motivul pentru care bărcile din materiale mai dense decât apa vor pluti, chiar dacă un singur bloc al materialului se va scufunda: întreaga structură are o densitate mai mică decât blocul, deoarece conține mult aer sau material mai puțin dens.
Diferența de densitate este și de ce uleiul plutește pe suprafața apei. Densitatea uleiurilor variază în jur de 0,91 până la 0,93 g pe centimetru cub, doar mai puțin decât densitatea apei. Puteți efectua multe experimente pe această bază simplă, arătând că lichidele mai dense se vor scufunda în fundul unui recipient cu apă, în timp ce lichide mai puțin dense vor pluti.
Importanța densității: calculul masei
Deoarece densitatea și masa sunt atât de strâns legate, puteți calcula masa unei anumite cantități dintr-o substanță cu ușurință, cu condiția să cunoașteți densitatea și volumul substanței. Acest lucru poate fi util în inginerie și în alte aplicații. Folosiți formula simplă:
m = ρ × V
Pentru a rezolva masa substanței. De exemplu, folosind densitatea de oțel citată anterior, 0,5 metri cubi de oțel are o masă de:
m = ρ × V = 8.000 kg / metru cub × 0,5 metri cubi = 4.000 kg
Acest lucru este util în multe situații diferite. De exemplu, dacă știți cât spațiu există într-o dubă și care este sarcina maximă sigură pe care o poate transporta autoutilitara, puteți afla dacă umplerea cu un material specific va fi în siguranță. De asemenea, puteți utiliza versiunea ρ = m ÷ V a ecuației pentru a afla care este cel mai dens material pe care l-ați putea transporta în siguranță.