Περιεχόμενο
- Εξηγώντας τα μέρη της πυκνότητας
- Εξηγώντας την πυκνότητα με τον Archimedes
- Εξηγώντας την πυκνότητα με ένα ανελκυστήρα
- Επεξήγηση της πυκνότητας με τα κυμαινόμενα αντικείμενα
Η πυκνότητα είναι μια φυσική ιδιότητα ενός αντικειμένου που συνδυάζει το χώρο που λαμβάνει ένα αντικείμενο και την ποσότητα της ύλης που υπάρχει στο αντικείμενο. Μαθηματικά, η πυκνότητα ορίζεται ως η μάζα ενός αντικειμένου διαιρούμενο με τον όγκο του. Η πυκνότητα είναι μια σημαντική έννοια στη φυσική και έχει πολλές καθημερινές εφαρμογές, όπως εξηγεί γιατί ο πάγος του ποτού σας επιπλέει. Ο τρόπος με τον οποίο επικοινωνείτε με την έννοια εξαρτάται κάπως από την ηλικία και το επίπεδο εκπαίδευσης του κοινού σας, αλλά υπάρχουν μερικοί τρόποι προσέγγισης για την εξήγηση της πυκνότητας.
Εξηγώντας τα μέρη της πυκνότητας
Για να κατανοήσουμε την πυκνότητα, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πρώτα τις συνιστώσες των φυσικών ιδιοτήτων που συνθέτουν την πυκνότητα. Η μάζα είναι η ποσότητα της ύλης που υπάρχει σε ένα αντικείμενο. Συχνά συγχέεται με το βάρος, το οποίο είναι μια σχετική μέτρηση των επιδράσεων της βαρύτητας στη μάζα ενός αντικειμένου. Η μάζα, ενώ μετριέται σε κλίμακα, αντιπροσωπεύει το συνολικό άθροισμα των παρόντων ατόμων. Ο τόμος είναι ο χώρος που αναλαμβάνει ένα αντικείμενο ή μια ουσία. Για ένα κιβώτιο, ο όγκος θα υπολογίζεται ως πλάτος πολλαπλασιασμένος με βάθος και ύψος. Για ακανόνιστα αντικείμενα, οι υπολογισμοί γίνονται πιο περίπλοκοι.
Εξηγώντας την πυκνότητα με τον Archimedes
Αν και αμφιλεγόμενη ως προς την αυθεντικότητά της, η ιστορία του Αρχιμήδη είναι ένας διασκεδαστικός τρόπος για την εισαγωγή της πυκνότητας. Ο Αρχιμήδης προσλήφθηκε για να καθορίσει εάν ένα στέμμα ήταν καθαρό χρυσό ή χρυσό αναμεμειγμένο με ασήμι. Όταν βγάζει μπάνιο, ο Αρχιμήδης παρατηρεί ότι η μάζα του σώματος και ο όγκος του μετατόπισαν νερό. Αναφώνησε "Eureka!" Και προσπάθησε βυθίζοντας ίσες μάζες χρυσού και αργύρου σε νερό. Το ασήμι μετατόπισε περισσότερο νερό, επειδή ήταν λιγότερο πυκνό. Στη συνέχεια πήγε στο βασιλιά και συνέκρινε το στέμμα με ένα κομμάτι καθαρού χρυσού ίσου βάρους. Η κορώνα μετατόπισε περισσότερο νερό από τον καθαρό χρυσό και, ως εκ τούτου, ήταν απάτη.
Εξηγώντας την πυκνότητα με ένα ανελκυστήρα
Η πυκνότητα μπορεί επίσης να εξηγηθεί με ένα πείραμα σκέψης. Φανταστείτε έναν ανελκυστήρα με ένα άτομο σε αυτό. Ο ανελκυστήρας ανεβαίνει μερικούς ορόφους και παίρνει δύο ακόμη άτομα. Καθώς ανεβαίνει στην κορυφή του κτιρίου, όλο και περισσότεροι άνθρωποι φτάνουν στο ασανσέρ μέχρι να είναι πολύ γεμάτο με δεκαπέντε άτομα. Ο χώρος μέσα στο αυτοκίνητο του ανελκυστήρα, ο όγκος του, δεν γίνεται ποτέ μεγαλύτερος. Καθώς κάθε νέο άτομο παίρνει, η συνολική μάζα στον ανελκυστήρα αυξάνεται και ο χώρος μεταξύ των ανθρώπων γίνεται μικρότερος και μικρότερος, όπως τα άτομα σε ένα αντικείμενο υψηλής πυκνότητας. Η πυκνότητα του ανελκυστήρα γίνεται μεγαλύτερη καθώς ανεβαίνει και συγκεντρώνει τους ανθρώπους στο πείραμά μας σκέψης.
Επεξήγηση της πυκνότητας με τα κυμαινόμενα αντικείμενα
Ένας οπτικός τρόπος για να εξηγήσουμε την πυκνότητα είναι η εξέταση ενός πλωτού αντικειμένου. Ο πάγος ή ένα κομμάτι φελλού επιπλέει σε ένα ποτήρι νερό. Μπορείτε να ξεκινήσετε ζητώντας από το κοινό σας να εξετάσει γιατί ορισμένα αντικείμενα επιπλέουν και άλλα αντικείμενα βυθίζονται. Η απάντηση, φυσικά, είναι η πυκνότητα. Η βαρύτητα τραβάει όλα τα αντικείμενα και στερεά αντικείμενα που είναι πυκνότερα από το ρευστό που αναρτάται μέσα θα τραβηχτούν μέσω αυτού του ρευστού προς το έδαφος, δηλ. Θα βυθιστούν. Αντίθετα, εάν η πυκνότητα ενός συμπαγούς αντικειμένου είναι μικρότερη από το υγρό, το υγρό θα το υποστηρίξει και η δύναμη της βαρύτητας δεν θα είναι αρκετή για να το βυθίσει.