Uvod u gustoću: definicija i proračun

Materijalni materijali gustoća definira se kao njegova masa po jedinici volumena. Drugim riječima, gustoća je omjer mase i volumena ili mase po jedinici volumena. To je mjera koliko "stvari" ima predmet u jedinici volumena (kubični metar ili kubični centimetar). Gustoća je u osnovi mjerenje kako su čvrsto stisnute materije. Princip gustoće otkrio je grčki znanstvenik Arhimed, a lako je izračunati ako znate formulu i razumijete njene povezane jedinice.

Da bi se izračunala gustoća (obično je predstavljena s Grčko pismo "ρ") objekta, uzmi masu (m) i podijelite s volumenom (v):

ρ = m / v

SI jedinica gustoće je kilogram po kubičnom metru (kg / m)³). Često je zastupljen i u cgs jedinica grama po kubičnom centimetru (g / cm)³).

U proučavanju gustoće može vam biti korisno raditi a problem uzorka pomoću formule gustoće, kao što je spomenuto u prethodnom odjeljku. Podsjetimo da iako je gustoća doista masa podijeljena s volumenom, ona se često mjeri u jedinicama grama po kubiku centimetar jer grami predstavljaju standardnu ​​masu, dok kubični centimetri predstavljaju obujam objekt.

Za ovaj problem uzmite ciglu soli dimenzija 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, koja teži 433 grama. Da biste pronašli gustoću, koristite formulu koja vam pomaže da odredite količinu mase po jedinici volumena ili:

ρ = m / v

U ovom primjeru imate dimenzije objekta, pa morate izračunati volumen. formula za volumen ovisi o obliku predmeta, ali to je jednostavan izračun za kutiju:

v = duljina x širina x debljina
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm³

Sad kad imate masu i volumen, izračunati gustoću, kako slijedi:

ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm³
ρ = 2.165 g / cm³

Dakle, gustoća solne opeke je 2,165 g / cm³.

Jedna od najčešćih primjena gustoće sastoji se u načinu na koji različiti materijali djeluju kada se međusobno miješaju. Drvo pluta u vodi jer ima manju gustoću, dok sidro tone jer metal ima veću gustoću. Baloni s helijem lebde jer je gustoća helija manja od gustoće zraka.

Kada vaš automobilski servis ispituje razne tekućine, poput prijenosnih tekućina, dio tekućine izliće ga u hidrometar. Hidrometar ima nekoliko kalibriranih predmeta od kojih neki plutaju u tekućini. Promatrajući koji od objekata pluta, zaposlenici benzinske postaje mogu odrediti gustoću tekućine. U slučaju prijenosne tekućine, ovaj test otkriva trebaju li ga zaposlenici servisne stanice odmah zamijeniti ili ima tekućina još uvijek nešto života.

Gustoća vam omogućuje da odredite za masu i zapreminu ako vam je data druga količina. Od vremena gustoća uobičajenih tvari je poznato, ovaj je izračun, u obliku, prilično izravan. (Imajte na umu da se simbol zvjezdice - * - koristi kako bi se izbjegla zbrka s varijablama za volumen i gustoću, ρ i v, respektivno.)

v * ρ = mili
m / ρ = v

Promjena gustoće može biti korisna i u analiziranju nekih situacija, poput, kad god se dogodi kemijska pretvorba i oslobađanje energije. Primjerice, napunjena baterija je jednaka kisela otopina. Kako baterija prazni električnu energiju, kiselina se kombinira s olovom u bateriji kako bi nastala nova kemikalija, što rezultira smanjenjem gustoće otopine. Ova gustoća može se izmjeriti za razinu napunjenosti baterije u bateriji.

Gustoća je ključni pojam u analizi kako materijali djeluju u mehanici fluida, vremenu, geologiji, materijalnim znanostima, inženjerstvu i drugim poljima fizike.

Koncept koji se odnosi na gustoću je specifična gravitacija (ili, što je još prikladnije, relativna gustoća) materijala, koji je omjer gustoće materijala i gustoća vode. Objekt specifične gravitacije manji od jednog lebdit će u vodi, dok specifična gravitacija veća od jedne znači da će potonuti. Upravo taj princip omogućuje, na primjer, balonu napunjenom vrućim zrakom da pluta u odnosu na ostatak zraka.