Περιεχόμενο
Η πυκνότητα είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη φυσική ιδιότητα της ύλης που ορίζεται τεχνικά ως μάζα χωρισμένη ως προς τον όγκο. Ένα μαξιλάρι φτερών είναι λιγότερο πυκνό από ένα τούβλο του ιδίου μεγέθους επειδή ο όγκος είναι ο ίδιος αλλά η μάζα του μαξιλαριού είναι πολύ μικρότερη από εκείνη του τούβλου. Πιθανότατα έχετε ήδη αντιμετωπίσει μία από τις σημαντικές πρακτικές εφαρμογές της πυκνότητας, ίσως ακόμη και χωρίς να το γνωρίζετε.
Πλοία και υποβρύχια
Μια γνωστή εφαρμογή της πυκνότητας καθορίζει εάν ένα αντικείμενο θα επιπλεύσει ή όχι στο νερό. Εάν η πυκνότητα των αντικειμένων είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, θα επιπλέει. εάν η πυκνότητα του είναι μικρότερη από αυτή του νερού, θα βυθιστεί. Τα πλοία μπορούν να επιπλέουν επειδή έχουν δεξαμενές έρματος που συγκρατούν τον αέρα. αυτές οι δεξαμενές παρέχουν μεγάλους όγκους μικρής μάζας, μειώνοντας έτσι την πυκνότητα του πλοίου. Μαζί με την ισχυρή δύναμη που ασκεί το νερό στο πλοίο, αυτή η μειωμένη πυκνότητα επιτρέπει στο πλοίο να επιπλέει. Στην πραγματικότητα, τα υποβρύχια βουτάνε κάτω από την επιφάνεια του νερού με το άδειασμα των δεξαμενών έρματος.
Πετρελαιοκηλίδες
Όπως τα πλοία, το πετρέλαιο επιπλέει επειδή είναι λιγότερο πυκνό από το νερό, αλλά σε αντίθεση με τα πλοία, το πετρέλαιο δεν απαιτεί ειδική μηχανική. Το πετρέλαιο είναι φυσικά λιγότερο πυκνό από το νερό, γι 'αυτό και διαχωρίζεται το σάλτσα σαλάτας από λάδι και ξύδι, με το λάδι να επιπλέει στο ξίδι με βάση το νερό. Αν και οι πετρελαιοκηλίδες είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον, η ικανότητα του πετρελαίου να επιπλέει βοηθά τον καθαρισμό.
Υδραυλικά συστήματα
Η ροή του ρευστού μέσω ενός σωλήνα είναι μια σημαντική πραγματική εφαρμογή της πυκνότητας που διέπεται από μια σχέση γνωστή ως εξίσωση Bernoullis. Η εξίσωση Bernoullis είναι μια ειδική χρήση της έννοιας της διατήρησης της ενέργειας και το αποτέλεσμα είναι ότι η πυκνότητα του υγρού επηρεάζει την ταχύτητα των ρευστών, την πίεση και ακόμη και το ύψος της. Όλοι οι άλλοι είναι ίσοι, ένα ρευστό μεγαλύτερης πυκνότητας θα ρέει μέσω ενός σωλήνα με χαμηλότερη πίεση, ταχύτητα ή ύψος, αντίστοιχα. Οι μηχανικοί βασίζονται στην εξίσωση Bernoullis όταν σχεδιάζουν φράγματα και μεγάλα έργα υδραυλικών εγκαταστάσεων.
Διανομή βάρους αεροπλάνου
Η εξίσωση Bernoullis εξηγεί επίσης την ικανότητα ενός αεροπλάνου να πετάει, αν και αυτό το φαινόμενο βασίζεται κυρίως στην πίεση και στην ταχύτητα, όχι στην πυκνότητα. Ωστόσο, η πυκνότητα παίζει επιπλέον ρόλο κατά την πτήση. Η κατανομή βάρους στο αεροσκάφος αλλάζει καθώς οι κινητήρες καταναλώνουν καύσιμο, οπότε η πυκνότητα του αεροπλάνου δεν είναι ομοιόμορφη. Αυτή η απώλεια μάζας έχει ως αποτέλεσμα ένα κέντρο μετατόπισης μάζας και οι πιλότοι πρέπει να κάνουν προσαρμογές κατά τη διάρκεια της πτήσης για να λάβουν υπόψη αυτές τις αλλαγές.