كيف تشرح الكثافة

الكثافة هي خاصية مادية للكائن الذي يجمع بين المساحة التي يشغلها الجسم وكمية المادة الموجودة فيه. رياضيًا ، تُعرّف الكثافة بأنها كتلة جسم مقسومة على حجمه. تعتبر الكثافة مفهومًا مهمًا في الفيزياء ولها العديد من التطبيقات اليومية ، مثل شرح سبب طفو الجليد الموجود في مشروبك. تعتمد الطريقة التي توصل بها المفهوم إلى حد ما على العمر والمستوى التعليمي لجمهورك ، ولكن هناك عدة طرق للتعامل مع شرح الكثافة.

لفهم الكثافة ، من المهم أولاً فهم الخصائص الفيزيائية للمكونات التي تشكل الكثافة. الكتلة هي مقدار المادة الموجودة في الجسم. كثيرًا ما يتم الخلط بينه وبين الوزن ، وهو قياس مرتبط بتأثيرات الجاذبية على كتلة الجسم. الكتلة ، بينما تقاس على مقياس ، تمثل مجموع الذرات الموجودة. الحجم هو المساحة التي يشغلها الجسم أو المادة. بالنسبة للمربع ، سيتم حساب الحجم على أنه عرض مضروبًا في العمق والارتفاع. بالنسبة للأجسام غير المنتظمة ، تصبح الحسابات أكثر تعقيدًا.

على الرغم من الشك في أصالتها ، فإن قصة أرخميدس هي طريقة مسلية لإدخال الكثافة. تم التعاقد مع أرخميدس لتحديد ما إذا كان التاج من الذهب الخالص أو الذهب الممزوج بالفضة. أثناء الاستحمام ، لاحظ أرخميدس أن كتلة جسمه وحجمه أزاحا الماء. صرخ "يوريكا!" وحاولوا غمر كتل متساوية من الذهب والفضة في الماء. حلت الفضة المزيد من المياه لأنها كانت أقل كثافة ثم ذهب إلى الملك وشبه التاج بقطعة من الذهب الخالص متساوية في الوزن. أزاح التاج كمية من الماء أكثر من الذهب الخالص ، وبالتالي كان خدعة.

يمكن تفسير الكثافة أيضًا من خلال تجربة فكرية. تخيل مصعدًا به شخص واحد. يرتفع المصعد بضعة طوابق ويلتقط شخصين آخرين. مع ارتفاعه إلى أعلى المبنى ، يصعد المزيد والمزيد من الأشخاص إلى المصعد حتى يزدحم بشدة بخمسة عشر شخصًا. المساحة داخل سيارة المصعد ، حجمها ، لا تكبر أبدًا. مع دخول كل شخص جديد ، تزداد الكتلة الإجمالية في المصعد وتصبح المسافة بين الأشخاص أصغر وأصغر ، مثل الذرات في جسم عالي الكثافة. تزداد كثافة المصعد مع ارتفاعه ويجمع الناس في تجربتنا الفكرية.

تتمثل الطريقة المرئية لشرح الكثافة في فحص جسم عائم. يطفو الجليد أو قطعة من الفلين في كوب من الماء. يمكنك أن تبدأ بأن تطلب من جمهورك أن يفكروا في سبب طفو بعض الأشياء وغوص أشياء أخرى. الجواب بالطبع هو الكثافة. تسحب الجاذبية جميع الأشياء ، والأجسام الصلبة التي تكون أكثر كثافة من السائل الذي تم تعليقها فيه سيتم سحبها عبر هذا السائل باتجاه الأرض ، أي أنها ستغرق. على العكس من ذلك ، إذا كانت كثافة الجسم الصلب أقل من السائل ، فإن السائل سيدعمه ولن تكون قوة الجاذبية كافية لإغراقه.