Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Što je gustoća?
- Gustoća općenito
- Važnost gustoće: uzdržanost
- Važnost gustoće: izračunavanje mase
Gustoća je temeljni pojam u fizici i inženjerstvu. Ne samo da je usko vezan za masu predmeta, već je i gustoća ključna za određivanje hoće li nešto lebdjeti kad se postavi na površinu neke tekućine. Iako gustoća možda nije bitna na isti način kao i temeljne sile, to je još uvijek jedna od najvažnijih stvari koje možete znati o tvari.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Gustoća je definirana kao ρ = m ÷ V, gdje je ρ gustoća, m masa, a V volumen. Gustoća je važna pri određivanju ako će nešto plutati u vodi, a može biti korisno i za izračunavanje mase određenog volumena tvari.
Što je gustoća?
Gustoća je masa tvari po jedinici volumena. U obliku jednadžbe, to znači:
ρ = m ÷ V
Grčko pismo rho, ρ, tradicionalno se koristi za predstavljanje gustoće; m je masa; i V je volumen. Jedinice gustoće su kg po kubnom metru, ili nešto što je ekvivalentno ovom u drugim jedinicama, poput kilograma po kubičnom stopalu.
Voda je dobar primjer za gustoću, jer na svakodnevnoj temperaturi gustoća je blizu 1.000 kg / kubni metar ili 1 g / kubični centimetar. Nehrđajući čelik, s druge strane, ima gustoću od 8000 kg / kubični metar. To se uklapa u svakodnevno iskustvo, jer je blok od nehrđajućeg čelika teži od bloka vode jednake veličine.
Možete promijeniti gustoću nečega tako što ćete je stisnuti u volumen (tj. Smanjiti volumen) ili povećati količinu mase unutar iste zapremine.
Gustoća općenito
Iako se gustoća obično odnosi na masu po jedinici volumena, u nekim se situacijama može upotrebljavati različito. Na primjer, "gustoća broja" objekata je broj onoga što broite unutar jedinice volumena. Gustoća naboja je količina električnog naboja po jedinici volumena. Gustoća naseljenosti koristi se i kao mjerilo broja ljudi po jedinici površine ili volumena. Općenito, gustoća znači količinu nečega unutar određene količine prostora.
Važnost gustoće: uzdržanost
Gustoća ima očitu važnost kada je u pitanju plutanje objekata. Općenito, ako je nešto gušće od vode (gustoće veće od 1.000 kg / kubični metar), ono će potonuti, ali ako nešto ima manju gustoću od vode, ono će plutati.
Tehnički gledano, nešto će početi plutati kada težina vode koju istiskuje (zbog površine koja uspostavlja kontakt s vodom i koliko ona gura vodu dolje) odgovara težini predmeta, ali ako se to nikada ne dogodi, umivaonik. Ako je predmet gušći od vode (na primjer, čelični blok), težina vode koju on zamjenjuje nikada ne može odgovarati težini predmeta, pa će i dalje spuštati.
Aluminij je dobar primjer. Gusta je od vode, ali komad aluminijske folije ispružen će plutati na vodi zbog velike površine čineći kontakt s vodom. Međutim, ako istu količinu folije razvučete u kuglu, površina površine u dodiru s vodom postaje mnogo manja, a masa se koncentrira iznad nje, tako da veća gustoća aluminija pobjeđuje i folija će potonuti. Zbog toga će brodovi napravljeni od gušćih materijala nego vode plutati, iako će jedan blok materijala potonuti: Cijela konstrukcija ima nižu gustoću od bloka jer sadrži puno zraka ili manje guste građe.
Razlika u gustoći je i zbog toga što ulje lebdi na površini vode. Gustoća ulja kreće se od oko 0,91 do 0,93 g po kubnom centimetru, nešto manje od gustoće vode. Na ovoj jednostavnoj osnovi možete izvesti mnoge eksperimente, pokazujući da će guste tekućine potonuti na dno spremnika vode, dok će manje guste tekućine plutati.
Važnost gustoće: izračunavanje mase
Budući da su gustoća i masa tako usko povezani, možete lako izračunati masu određene količine tvari, pod uvjetom da znate njezinu gustoću i volumen tvari. Ovo može biti korisno u inženjeringu i drugim primjenama. Koristite jednostavnu formulu:
m = ρ × V
Izračunati masu tvari. Na primjer, koristeći ranije navedenu gustoću čelika, 0,5 kubnih metara čelika ima masu:
m = ρ × V = 8.000 kg / kubni metar × 0.5 kubičnih metara = 4.000 kg
To je korisno u mnogim različitim situacijama. Na primjer, ako znate koliko prostora ima u kombiju i koliko je maksimalno sigurno opterećenje koje kombi može nositi, možete otkriti hoće li ga ispuniti određenim materijalom sigurno. Možete koristiti i inačicu ρ = m ÷ V jednadžbe da biste utvrdili što je najgušći materijal koji biste mogli sigurno prevesti.