Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Kaj je gostota?
- Gostota na splošno
- Pomen gostote: vzgon
- Pomen gostote: Izračun mase
Gostota je temeljni koncept v fiziki in tehniki. Ne le, da je tesno vezan na maso predmeta, ampak je tudi gostota ključna pri določanju, ali bo nekaj plavalo, če ga postavimo na površino tekočine. Čeprav gostota morda ni pomembna enako kot temeljne sile, je še vedno ena najpomembnejših stvari, ki jo lahko veste o snovi.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Gostota je opredeljena kot ρ = m ÷ V, kjer je ρ gostota, m masa in V volumen. Gostota je pomembna pri izračunu, če bo nekaj plavalo v vodi, koristno pa je lahko tudi za izračun mase določenega volumna snovi.
Kaj je gostota?
Gostota je masa snovi na enoto prostornine. V obliki enačbe to pomeni:
ρ = m ÷ V
Grška črka rho, ρ, se tradicionalno uporablja za predstavljanje gostote; m je masa; in V je glasnost. Enote gostote so kg na kubični meter ali nekaj enakovrednega temu v drugih enotah, kot so kilogrami na kubični meter.
Voda je dober primer za gostoto, saj je pri vsakodnevni temperaturi njena gostota blizu 1.000 kg / kubični meter ali 1 g / kubični centimeter. Po drugi strani ima nerjaveče jeklo gostoto 8000 kg / kubični meter. To ustreza vsakodnevnim izkušnjam, saj je blok iz nerjavečega jekla težji od bloka vode enake velikosti.
Gostoto nečesa lahko spremenite tako, da jo stisnete v prostornini (tj. Zmanjšate prostornino) ali povečate količino mase znotraj iste prostornine.
Gostota na splošno
Čeprav se gostota običajno nanaša na maso na enoto prostornine, se v nekaterih situacijah izraz lahko uporablja drugače. Na primer, "gostota števil" predmetov je število, kar štejete, v enoto prostornine. Gostota naboja je količina električnega naboja na enoto prostornine. Gostota prebivalstva se uporablja tudi kot merilo števila ljudi na enoto površine ali obsega. Na splošno gostota pomeni količino nečesa znotraj določene količine prostora.
Pomen gostote: vzgon
Gostota ima očiten pomen, ko gre za plovnost predmetov. Če je nekaj gostejšega od vode (z gostoto nad 1.000 kg / kubični meter), bo potonil, če pa ima nekaj manjše gostote kot voda, bo lebdel.
Tehnično gledano bo nekaj začelo lebdeti, ko se teža vode, ki jo izpodrine (zaradi površine, ki vzpostavi stik z vodo in kako daleč potisne vodo navzdol), ujema s težo predmeta, če pa se to nikoli ne zgodi, bo umivalnik. Če je predmet gostejši od vode (na primer jekleni blok), se teža vode, ki jo izpodrine, nikoli ne ujema s težo predmeta, zato bo še naprej potonil.
Aluminij je dober primer. Gostejša je od vode, vendar bo iztegnjen kos aluminijaste folije plaval po vodi zaradi velike površine, ki vzpostavi stik z vodo. Če pa zvijte enako količino folije navzgor v kroglico, površina v stiku z vodo postane veliko manjša in masa se koncentrira nad njo, tako da večja gostota aluminija zmaga, folija pa potone. Zato bodo plavali čolni iz gostejših materialov kot voda, čeprav bo en del materiala potonil: Celotna konstrukcija ima manjšo gostoto kot blok, ker vsebuje tudi veliko zraka ali manj gostega materiala.
Razlika v gostoti je tudi, zakaj olje plava na površini vode. Gostota olj se giblje od približno 0,91 do 0,93 g na kubični centimeter, kar je manj od gostote vode. Na tej preprosti osnovi lahko izvedete številne poskuse, ki kažejo, da bodo bolj gosto tekočino potonile na dno posode z vodo, medtem ko bodo manj goste tekočine plavale.
Pomen gostote: Izračun mase
Ker sta gostota in masa tako tesno povezani, lahko maso določene količine snovi enostavno izračunate pod pogojem, da veste njeno gostoto in prostornino snovi. To je lahko koristno pri inženiringu in drugih aplikacijah. Uporabite preprosto formulo:
m = ρ × V
Za izračun mase snovi. Na primer z uporabo prej navedene gostote jekla ima 0,5 kubičnih metrov jekla masa:
m = ρ × V = 8.000 kg / kubični meter × 0,5 kubičnih metrov = 4.000 kg
To je uporabno v veliko različnih situacijah. Če na primer veste, koliko prostora je v kombiju in kakšna je največja varna obremenitev, ki jo lahko nosi kombi, lahko ugotovite, ali bo polnjenje določenega materiala varno. Različico enačbe ρ = m ÷ V lahko uporabite tudi za določitev, kaj je najgostejši material, ki ga lahko varno prevažate.