Περιεχόμενο
Ο Αρχιμήδης δημιούργησε τη μέθοδο εξεύρεσης πυκνότητας με τη χρήση εκτοπίσματος νερού. Μια ιστορία από την ανακάλυψη του περιλαμβάνει το χρυσό στέμμα των βασιλιάδων, ένα ενδεχομένως ληστρικό κοσμηματοπωλείο και μια μπανιέρα. Αληθινή ή όχι, η ιστορία επιβιώνει σε μία ή την άλλη έκδοση λόγω της σπουδαιότητας της ανακάλυψης του Archimedes και όχι αν ο κοσμηματοπώλης πραγματικά προσπάθησε να εξαπατήσει τον βασιλιά.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η υπολογιστική πυκνότητα χρησιμοποιεί τον τύπο D = m ÷ v, όπου D σημαίνει πυκνότητα, m σημαίνει μάζα και v σημαίνει όγκο. Βρείτε μάζα χρησιμοποιώντας κλίμακα ζυγοστάθμισης και χρησιμοποιήστε μετατόπιση νερού για να βρείτε τον όγκο ακανόνιστων αντικειμένων. Η εκτόπιση του νερού λειτουργεί επειδή η ποσότητα νερού που μετατοπίζεται από ένα αντικείμενο βυθισμένο στο νερό ισούται με τον όγκο του αντικειμένου. Εάν ένα αντικείμενο βυθισμένο σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο αυξάνει τη στάθμη νερού από 40 χιλιοστόλιτρα σε 90 χιλιοστόλιτρα, η αλλαγή όγκου των 50 χιλιοστόλιτρων ισούται με τον όγκο του αντικειμένου σε κυβικά εκατοστά.
Κατανόηση της Πυκνότητας
Όλη η ύλη έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο. Η πυκνότητα, μια υπολογισμένη τιμή, μετρά την ποσότητα της ύλης σε ένα διάστημα. Για να υπολογίσετε την πυκνότητα ενός υλικού, βρείτε τη μάζα και τον όγκο του αντικειμένου. Υπολογίστε την πυκνότητα του αντικειμένου χρησιμοποιώντας την πυκνότητα του τύπου που ισούται με τη μάζα διαιρούμενη με τον όγκο, D = m ÷ v.
Εύρεση μάζας
Η εύρεση μάζας απαιτεί τη χρήση κλίμακας ισορροπίας. Οι περισσότερες μαζικές κλίμακες εξισορροπούν το άγνωστο αντικείμενο με μια γνωστή μάζα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τριπλάσια ισορροπία δέσμης και πραγματικές ισορροπίες, όπως η κλασική κλίμακα που παρατηρείται σε ένα γραφείο ανάλυσης. Οι ηλεκτρονικές κλίμακες μπορούν επίσης να ρυθμιστούν ως κλίμακες μάζας. Οι κλίμακες μπάνιου, πέραν του ότι δεν διαθέτουν τον απαιτούμενο βαθμό ακρίβειας, μετρούν το βάρος, όχι μάζα. Η μάζα μετράει την ποσότητα της ύλης σε ένα αντικείμενο, ενώ το βάρος μετρά την έλξη βάρους στη μάζα ενός αντικειμένου.
Εύρεση έντασης ήχου
Η εύρεση του όγκου των κανονικών γεωμετρικών αντικειμένων χρησιμοποιεί τυποποιημένους τύπους. Ο όγκος ενός κιβωτίου ισούται με το μήκος φορές το πλάτος φορές το ύψος, για παράδειγμα. Όμως, κάθε αντικείμενο δεν ταιριάζει με μια φόρμουλα. Για αυτά τα ακανόνιστα αντικείμενα, χρησιμοποιήστε τη μέθοδο εκτόπισης νερού για να βρείτε την ένταση του αντικειμένου.
Η μετατόπιση του νερού χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη ιδιότητα του νερού: 1 χιλιοστόλιτρο (συντομογραφία ml) του νερού καταλαμβάνει 1 κυβικό εκατοστό (cm3) χώρου ή όγκου, όταν το νερό είναι σε κανονική θερμοκρασία (0 ° C) και πίεση (1 ατμόσφαιρα). Ένα αντικείμενο που είναι εντελώς βυθισμένο στο νερό μετατοπίζει ή αντισταθμίζει έναν όγκο νερού ίσο με τον όγκο του αντικειμένου. Έτσι, εάν ένα αντικείμενο μετατοπίζει 62 ml νερού, ο όγκος αντικειμένων είναι ίσος με 62 cm3.
Οι μέθοδοι για τη χρήση της μετατόπισης νερού για τον εντοπισμό του όγκου απαιτούν τη βύθιση του αντικειμένου σε έναν γνωστό όγκο νερού και τη μέτρηση της αλλαγής της στάθμης του νερού. Αν το αντικείμενο ταιριάζει σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο ή σε ένα κύπελλο μέτρησης, μπορείτε να διαβάσετε απευθείας τη μέτρηση. Εάν η στάθμη του νερού ξεκινά στα 40 ml και αλλάζει στα 90 ml μετά την βύθιση του αντικειμένου, ο όγκος του αντικειμένου ισούται με τον τελικό όγκο νερού (90 ml) μείον τον αρχικό όγκο νερού (40 ml) ή τα 50 ml.
Εάν το αντικείμενο δεν ταιριάζει σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο ή κύπελλο μέτρησης, μπορείτε να μετρήσετε τον όγκο του εκτοπισμένου νερού με διάφορους τρόπους. Μια μέθοδος απαιτεί τοποθέτηση ενός μπολ σε δίσκο ή μεγαλύτερο μπολ. Το εσωτερικό μπολ πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο για να βυθίσει τελείως το αντικείμενο. Γεμίστε το εσωτερικό μπολ εντελώς γεμάτο με νερό. Προσεκτικά, χωρίς να δημιουργείτε κύματα ή πιτσίλισμα, σύρετε το αντικείμενο στο μπολ, αφήνοντας το μετατοπισμένο νερό να χυθεί στο μεγαλύτερο μπολ ή δίσκο. Αφαιρέστε το εσωτερικό μπολ πολύ προσεκτικά, ώστε να μην χυθεί επιπλέον νερό. Στη συνέχεια μετρήστε την ποσότητα νερού στο μεγαλύτερο μπολ. Αυτή η ένταση ισούται με την ένταση του αντικειμένου.
Μια δεύτερη, ίσως πιο πρακτική μέθοδος, χρησιμοποιεί επίσης ένα μπολ. Το μπολ πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο για να βυθίσει τελείως το αντικείμενο χωρίς υπερχείλιση. Ξεκινήστε γεμίζοντας το μπολ με αρκετό νερό για να καλύψετε πλήρως το αντικείμενο. Πριν προσθέσετε το αντικείμενο, σημειώστε τη γραμμή νερού στο μπολ. Όπως και ο βαθμονομημένος κύλινδρος, αυτό σηματοδοτεί την αρχική ποσότητα νερού. Στη συνέχεια, προσθέστε το αντικείμενο, βεβαιωθείτε ότι το αντικείμενο καλύπτεται πλήρως από νερό. Σημειώστε αυτή τη γραμμή νερού στο μπολ. Τώρα, αφαιρέστε προσεκτικά το αντικείμενο από το νερό.
Σε αυτό το σημείο, πρέπει να προσδιοριστεί η μεταβολή του όγκου του νερού. Μία μέθοδος μετρά την ποσότητα νερού που απαιτείται για την αύξηση της στάθμης του νερού από την αρχική γραμμή όγκου στην τελική γραμμή όγκου. Αυτή η ένταση ισούται με την ένταση του αντικειμένου. Μια δεύτερη μέθοδος μετρά την ποσότητα νερού που χρησιμοποιείται για να γεμίσει το μπολ με την πρώτη γραμμή και στη συνέχεια μετρά την ποσότητα νερού που απαιτείται για να γεμίσει το μπολ με τη δεύτερη γραμμή. Χρησιμοποιώντας τον τελικό όγκο του τύπου μείον τον αρχικό όγκο (vφά - vΕγώ) αποδίδει τον όγκο του αντικειμένου. Εάν ο αρχικός όγκος νερού ισούται με 900 ml νερού και ο τελικός όγκος νερού ισούται με 1.250 ml, ο όγκος του αντικειμένου είναι 1250 - 900 = 350 ml, δηλαδή ο όγκος του αντικειμένου ισούται με 350 cm3.
Εύρεση Πυκνότητας
Μόλις μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο ενός αντικειμένου, η εύρεση της πυκνότητας απαιτεί την τοποθέτηση των μετρήσεων στον τύπο πυκνότητας D = m ÷ v. Για παράδειγμα, αν η μετρούμενη μάζα ισούται με 875 g και ο μετρημένος όγκος ισούται με 350 cm3, τότε ο τύπος πυκνότητας γίνεται D = 875 ÷ 350 = 2,50 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό, συνήθως γραμμένο σε 2,50 g / cm3.