Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Mis on tihedus?
- Tihedus üldiselt
- Tiheduse olulisus: ujuvus
- Tiheduse olulisus: massi arvutamine
Tihedus on põhiline mõiste füüsikas ja tehnikas. See pole mitte ainult tihedalt seotud objekti massiga, vaid ka tihedus on keskne, et otsustada, kas vedeliku pinnale asetudes midagi hõljub. Ehkki tihedus ei pruugi olla oluline samal viisil kui põhijõud, on see siiski üks olulisemaid asju, mida ainest teada saate.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Tihedust määratletakse järgmiselt: ρ = m ÷ V, kus ρ on tihedus, m on mass ja V on maht. Tihedus on oluline, kui uurite, kas midagi hõljub vees, ja see võib olla kasulik ka aine konkreetse mahu massi arvutamisel.
Mis on tihedus?
Tihedus on aine mass ruumalaühiku kohta. Võrrandi kujul tähendab see:
ρ = m ÷ V
Kreeka täht rho, ρ, kasutatakse traditsiooniliselt tiheduse tähistamiseks; m on mass; ja V on maht. Tiheduse ühikud on kg kuupmeetris või sellega samaväärsetes väärtustes teistes ühikutes, näiteks naelad kuupjalga kohta.
Vesi on hea näide tihedusest, sest igapäevasel temperatuuril on selle tihedus lähedane 1000 kg / kuupmeeter või 1 g / kuupsentimeeter. Teisest küljest on roostevabast terasest tihedus 8000 kg / kuupmeeter. See sobib igapäevase kogemusega, sest roostevabast terasest plokk on raskem kui võrdse suurusega veeplokk.
Midagi tihedust saate muuta, tihendades selle mahu järgi (st vähendades mahtu) või suurendades massi kogust sama mahu piires.
Tihedus üldiselt
Kuigi tihedus viitab tavaliselt massile ruumalaühiku kohta, võib mõnes olukorras seda mõistet kasutada erinevalt. Näiteks objektide arvu tihedus on arv, mida iganes te loete mahuühikus. Laengu tihedus on elektrilaengu hulk ruumalaühiku kohta. Rahvastiku tihedust kasutatakse ka inimeste arvu mõõtmiseks pindalaühiku või ruumala kohta. Üldiselt tähendab tihedus millegi hulka teatud ruumi piires.
Tiheduse olulisus: ujuvus
Tihedusel on objektide ujuvuse osas ilmne tähtsus. Üldiselt võib öelda, et kui miski on veest tihedam (tihedusega üle 1000 kg / kuupmeeter), siis see vajub, kuid kui millegi tihedus on madalam kui vesi, siis see hõljub.
Tehniliselt öeldes hakkab miski ujuma, kui vee, mille ta välja tõrjub, mass (selle tõttu, et pinnaga on kokkupuude veega ja kui kaugele see vee alla surub) vastab eseme kaalule, kuid kui seda kunagi ei juhtu, siis valamu. Kui ese on veest tihedam (näiteks terasplokk), ei saa see vee nihke mass kunagi sama suureneda kui eseme kaal, nii et see vajub edasi.
Alumiinium on hea näide. See on tihedam kui vesi, kuid välja sirutatud alumiiniumfooliumi tükk hõljub vees suure pinna tõttu, mis puutub veega kokku. Kui aga veeretate sama hulga fooliumit palli sisse, muutub veega kokkupuutuv pindala palju väiksemaks ja mass kontsentreerub selle kohale, seega võidab suurem alumiiniumi tihedus välja ja foolium vajub ära. Seetõttu ujuvad paadid, mis on valmistatud tihedamast materjalist kui vesi, ehkki materjali üks plokk vajub kokku: kogu konstruktsioonil on madalam tihedus kui plokil, kuna see sisaldab palju õhku või ka vähem tihedat materjali.
Tiheduse erinevus on ka põhjus, miks õli hõljub veepinnal. Õlide tihedus on vahemikus umbes 0,91–0,93 g kuupsentimeetri kohta, mis on veidi vähem kui vee tihedus. Sellel lihtsal alusel saate läbi viia palju katseid, näidates, et tihedamad vedelikud vajuvad veemahuti põhja ja vähem tihedad vedelikud ujuvad.
Tiheduse olulisus: massi arvutamine
Kuna tihedus ja mass on nii tihedalt seotud, saate hõlpsalt arvutada teatud koguse aine massi, kui teate selle tihedust ja aine mahtu. See võib olla kasulik inseneri- ja muudes rakendustes. Kasutage lihtsat valemit:
m = ρ × V
Aine massi välja töötamiseks. Näiteks kasutades varem tsiteeritud terase tihedust, on 0,5 kuupmeetri terase mass:
m = ρ × V = 8000 kg / kuupmeeter × 0,5 kuupmeetrit = 4000 kg
See on kasulik paljudes erinevates olukordades. Näiteks kui teate, kui palju kaubikus on ruumi ja kui suur on kaubiku maksimaalne ohutu koormus, saate teada, kas selle täitmine konkreetse materjaliga on ohutu. Võiksite kasutada ka võrrandi versiooni ρ = m ÷ V, et saada teada, milline on kõige tihedam materjal, mida saaksite ohutult transportida.