Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Τι είναι η πυκνότητα;
- Πυκνότητα γενικά
- Η σημασία της πυκνότητας: Πλεονεκτικότητα
- Η σημασία της πυκνότητας: Υπολογισμός της μάζας
Η πυκνότητα είναι μια θεμελιώδης έννοια στη φυσική και στη μηχανική. Όχι μόνο συνδέεται στενά με τη μάζα ενός αντικειμένου, αλλά η πυκνότητα είναι επίσης κεντρική για να καθοριστεί αν κάτι θα επιπλέει όταν τοποθετηθεί στην επιφάνεια ενός υγρού. Ενώ η πυκνότητα μπορεί να μην είναι σημαντική με τον ίδιο τρόπο όπως και οι θεμελιώδεις δυνάμεις, εξακολουθεί να είναι ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα που μπορείτε να ξέρετε για μια ουσία.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η πυκνότητα ορίζεται ως ρ = m ÷ V, όπου ρ είναι πυκνότητα, m είναι μάζα και V είναι όγκος. Η πυκνότητα είναι σημαντική όταν επεξεργάζεστε εάν κάτι επιπλέει στο νερό και μπορεί επίσης να είναι χρήσιμο για τον υπολογισμό της μάζας ενός συγκεκριμένου όγκου μιας ουσίας.
Τι είναι η πυκνότητα;
Η πυκνότητα είναι η μάζα μιας ουσίας ανά μονάδα όγκου. Με τη μορφή μιας εξίσωσης, αυτό σημαίνει:
ρ = m ÷ V
Η ελληνική επιστολή rho, ρ, χρησιμοποιείται παραδοσιακά για να αντιπροσωπεύει την πυκνότητα. Μ είναι η μάζα. και V είναι η ένταση. Οι μονάδες πυκνότητας είναι kg ανά κυβικό μέτρο ή κάτι αντίστοιχο με αυτό σε άλλες μονάδες, όπως κιλά ανά κυβικό πόδι.
Το νερό είναι ένα καλό παράδειγμα για πυκνότητα, διότι σε καθημερινή θερμοκρασία, η πυκνότητα του είναι κοντά στα 1.000 kg / κυβικό μέτρο ή 1 g / κυβικό εκατοστό. Ο ανοξείδωτος χάλυβας, από την άλλη πλευρά, έχει πυκνότητα 8.000 kg / κυβικό μέτρο. Αυτό ταιριάζει με την καθημερινή εμπειρία, επειδή ένα μπλοκ από ανοξείδωτο χάλυβα είναι βαρύτερο από ένα ισοδύναμο μπλοκ νερού.
Μπορείτε να αλλάξετε την πυκνότητα κάποιου προϊόντος, συμπιέζοντάς τον σε όγκο (δηλ. Μειώνοντας την ένταση) ή αυξάνοντας την ποσότητα μάζας μέσα στην ίδια ένταση.
Πυκνότητα γενικά
Αν και η πυκνότητα συνήθως αναφέρεται σε μάζα ανά μονάδα όγκου, σε ορισμένες περιπτώσεις ο όρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί διαφορετικά. Για παράδειγμα, η "πυκνότητα αριθμού" των αντικειμένων είναι ο αριθμός όσων μετράτε μέσα σε μια μονάδα όγκου. Η πυκνότητα φορτίου είναι η ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου ανά μονάδα όγκου. Η πυκνότητα του πληθυσμού χρησιμοποιείται επίσης ως μέτρο του αριθμού ατόμων ανά μονάδα επιφάνειας ή όγκου. Γενικά, η πυκνότητα σημαίνει την ποσότητα κάτι μέσα σε ένα συγκεκριμένο χώρο.
Η σημασία της πυκνότητας: Πλεονεκτικότητα
Η πυκνότητα έχει προφανή σημασία όταν πρόκειται για την άνωση αντικειμένων. Σε γενικές γραμμές, αν κάτι είναι πυκνότερο από το νερό (με πυκνότητα άνω των 1.000 κιλών / κυβικό μέτρο) θα βυθιστεί, αλλά αν κάτι έχει χαμηλότερη πυκνότητα από το νερό, θα επιπλέει.
Πιο τεχνικά, κάτι θα αρχίσει να επιπλέει όταν το βάρος του νερού που μετατοπίζεται (λόγω της επιφάνειας που έρχεται σε επαφή με το νερό και του βαθμού που ωθεί το νερό προς τα κάτω) ταιριάζει με το βάρος του αντικειμένου, αλλά αν αυτό δεν συμβεί ποτέ, θα νεροχύτης. Εάν το αντικείμενο είναι πυκνότερο από το νερό (για παράδειγμα, ένα μπλοκ από χάλυβα), το βάρος του νερού που μετατοπίζει δεν μπορεί ποτέ να ταιριάζει με το βάρος του αντικειμένου, επομένως θα συνεχίσει να βυθίζεται.
Το αλουμίνιο είναι ένα καλό παράδειγμα. Είναι πυκνότερο από το νερό, αλλά ένα κομμάτι φύλλου αλουμινίου που απλώνεται θα επιπλέει στο νερό λόγω της μεγάλης επιφάνειας που έρχεται σε επαφή με το νερό. Ωστόσο, εάν μετακινήσετε την ίδια ποσότητα φύλλου σε μπάλα, η επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με το νερό γίνεται πολύ μικρότερη και η μάζα συγκεντρώνεται πάνω από αυτήν, έτσι ώστε η μεγαλύτερη πυκνότητα αλουμινίου να κερδίσει έξω και το φύλλο θα βυθιστεί. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα σκάφη που κατασκευάζονται από πυκνότερα υλικά από το νερό θα επιπλέουν, ακόμα κι αν ένα μπλοκ του υλικού θα βυθιστεί: Η όλη δομή έχει χαμηλότερη πυκνότητα από το μπλοκ επειδή περιέχει πολύ αέρα ή λιγότερο πυκνό υλικό πάρα πολύ.
Η διαφορά στην πυκνότητα είναι επίσης γιατί το πετρέλαιο επιπλέει στην επιφάνεια του νερού. Η πυκνότητα των ελαίων κυμαίνεται από περίπου 0,91 έως 0,93 g ανά κυβικό εκατοστό, ακριβώς μικρότερη από την πυκνότητα του νερού. Μπορείτε να εκτελέσετε πολλά πειράματα σε αυτή την απλή βάση, δείχνοντας ότι πιο πυκνά υγρά θα βυθίζονται στον πυθμένα ενός δοχείου νερού, ενώ τα λιγότερο πυκνά υγρά θα επιπλέουν.
Η σημασία της πυκνότητας: Υπολογισμός της μάζας
Δεδομένου ότι η πυκνότητα και η μάζα είναι τόσο στενά συνδεδεμένες, μπορείτε να υπολογίσετε τη μάζα μιας ορισμένης ποσότητας μιας ουσίας εύκολα εφόσον γνωρίζετε την πυκνότητα και τον όγκο της ουσίας. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο στη μηχανική και σε άλλες εφαρμογές. Χρησιμοποιήστε τον απλό τύπο:
m = ρ χ V
Για να υπολογίσετε τη μάζα της ουσίας. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας την πυκνότητα χάλυβα που αναφέρεται προηγουμένως, 0,5 κυβικά μέτρα χάλυβα έχουν μάζα:
m = ρ × V = 8.000 kg / κυβικό μέτρο × 0.5 κυβικά μέτρα = 4.000 kg
Αυτό είναι χρήσιμο σε πολλές διαφορετικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, αν γνωρίζετε πόσο χώρο υπάρχει σε ένα φορτηγό και ποιο είναι το μέγιστο ασφαλές φορτίο που μπορεί να μεταφέρει το van, μπορείτε να διαπιστώσετε εάν η πλήρωση του με ένα συγκεκριμένο υλικό θα είναι ασφαλές. Θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε την έκδοση ρ = m ÷ V της εξίσωσης για να υπολογίσετε τι είναι το πυκνότερο υλικό που θα μπορούσατε να μεταφέρετε με ασφάλεια.