Materiał gęstość definiuje się jako jego masę na jednostkę objętości. Innymi słowy, gęstość to stosunek masy do objętości lub masa na jednostkę objętości. Jest to miara tego, ile „rzeczy” ma obiekt w jednostkowej objętości (metr sześcienny lub centymetr sześcienny). Gęstość jest zasadniczo miarą tego, jak ściśle materia jest stłoczona razem. Zasada gęstości została odkryta przez greckiego naukowca Archimedesi łatwo jest obliczyć, czy znasz wzór i rozumiesz powiązane jednostki.
Formuła gęstości
Aby obliczyć gęstość (zwykle reprezentowaną przez grecki list "ρ„) obiektu, weź masę (m) i podziel przez objętość (v):
ρ = m / v
The Jednostka SI gęstości to kilogram na metr sześcienny (kg / m3). Jest również często reprezentowany w jednostka cgs gramów na centymetr sześcienny (g / cm3).
Jak znaleźć gęstość
W badaniu gęstości pomocne może być praca przykładowy problem używając wzoru na gęstość, jak wspomniano w poprzedniej sekcji. Przypomnijmy, że chociaż gęstość jest rzeczywiście masą podzieloną przez objętość, często mierzy się ją w gramach na sześcienny centymetr, ponieważ gramy reprezentują standardową wagę, a centymetry sześcienne reprezentują objętość obiekt.
W przypadku tego problemu weź cegłę soli o wymiarach 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, która waży 433 gramy. Aby znaleźć gęstość, użyj wzoru, który pomaga określić ilość masy na jednostkę objętości lub:
ρ = m / v
W tym przykładzie masz wymiary obiektu, więc musisz obliczyć objętość. The wzór na objętość zależy od kształtu obiektu, ale jest to proste obliczenie dla pudełka:
v = długość x szerokość x grubość
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm3
Teraz, gdy masz już masę i objętość, obliczyć gęstość, jak następuje:
ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm3
ρ = 2,165 g / cm3
Zatem gęstość solnej cegły wynosi 2,165 g / cm3.
Korzystanie z gęstości
Jednym z najczęstszych zastosowań gęstości jest interakcja różnych materiałów po zmieszaniu. Drewno unosi się w wodzie, ponieważ ma niższą gęstość, podczas gdy kotwica tonie, ponieważ metal ma większą gęstość. Balony helowe unoszą się na powierzchni, ponieważ gęstość helu jest niższa niż gęstość powietrza.
Kiedy Twoja stacja obsługi samochodów testuje różne płyny, takie jak płyn przekładniowy, wlewa część płynu do areometru. Areometr ma kilka skalibrowanych obiektów, z których niektóre unoszą się w cieczy. Obserwując, który z obiektów unosi się, pracownicy stacji paliw mogą określić gęstość cieczy. W przypadku płynu przekładniowego test ten pokazuje, czy pracownicy stacji serwisowej muszą go natychmiast wymienić, czy też płyn ma jeszcze trochę życia.
Gęstość pozwala rozwiązać masę i objętość, jeśli podano inną ilość. Od czasu gęstość popularnych substancji wiadomo, że obliczenia te są dość proste w formie. (Zauważ, że symbol gwiazdki - * - służy do uniknięcia pomyłki ze zmiennymi objętości i gęstości, ρ i v, odpowiednio.)
v * ρ = mlub
m / ρ = v
Zmiana gęstości może być również przydatna w analizie niektórych sytuacji, na przykład za każdym razem, gdy zachodzi konwersja chemiczna i uwalniana jest energia. Na przykład ładowanie w akumulatorze to kwaśny roztwór. Gdy akumulator rozładowuje prąd, kwas łączy się z ołowiem w akumulatorze, tworząc nową substancję chemiczną, co powoduje zmniejszenie gęstości roztworu. Gęstość tę można zmierzyć, aby określić poziom naładowania akumulatora.
Gęstość jest kluczowym pojęciem w analizie interakcji materiałów w mechanice płynów, pogodzie, geologii, materiałoznawstwie, inżynierii i innych dziedzinach fizyki.
Środek ciężkości
Pojęcie związane z gęstością to środek ciężkości (lub, co bardziej odpowiednie, Gęstość względna) materiału, który jest stosunkiem gęstości materiału do gęstość wody. Obiekt o ciężarze właściwym mniejszym niż jeden będzie unosił się w wodzie, a ciężar właściwy większy niż jeden oznacza, że tonie. Ta zasada pozwala np. Unosić się balonowi wypełnionemu gorącym powietrzem w stosunku do reszty powietrza.