Jak vysvětlit hustotu

Hustota je fyzická vlastnost objektu, která kombinuje prostor, který objekt zabírá, a množství hmoty přítomné v objektu. Matematicky je hustota definována jako hmotnost objektu dělená jeho objemem. Hustota je důležitý pojem ve fyzice a má mnoho každodenních aplikací, například vysvětluje, proč led ve vašem nápoji plave. To, jak koncept sdělíte, závisí trochu na věku a úrovni vzdělání vašeho publika, ale existuje několik způsobů, jak přistupovat k vysvětlování hustoty.

Abychom porozuměli hustotě, je důležité nejprve pochopit fyzikální vlastnosti složek, které tvoří hustotu. Hmotnost je množství hmoty přítomné v objektu. Často se zaměňuje s hmotností, což je související měření účinků gravitace na hmotu objektu. Hmotnost, měřená na stupnici, představuje součet všech přítomných atomů. Objem je prostor, který zabírá předmět nebo látka. U krabice by se objem počítal jako šířka vynásobená hloubkou a výškou. U nepravidelných objektů se výpočty komplikují.

Ačkoli je jeho autentičnost pochybná, příběh Archimeda je zábavným způsobem, jak zavést hustotu. Archimedes byl najat, aby určil, zda koruna je čisté zlato nebo zlato smíšené se stříbrem. Při koupeli si Archimedes všiml, že jeho tělesná hmotnost a objem vytlačily vodu. Zvolal „Heuréko!“ a pokusil se ponořit stejné množství zlata a stříbra do vody. Stříbro vytlačilo více vody, protože bylo méně husté. Poté šel ke králi a porovnal korunu s kouskem čistého zlata stejné hmotnosti. Koruna vytlačila více vody než čisté zlato, a byla tedy podvodem.

Hustotu lze také vysvětlit myšlenkovým experimentem. Představte si výtah, na kterém je jedna osoba. Výtah vede několik poschodí a zvedá další dva lidi. Jak stoupá na vrchol budovy, stále více lidí se dostává do výtahu, dokud není velmi přeplněné patnácti lidmi. Prostor uvnitř kabiny výtahu, jeho objem, se nikdy nezvětší. Jak každý nový člověk nastoupí, celková hmotnost ve výtahu se zvětšuje a prostor mezi lidmi se zmenšuje a zmenšuje, jako atomy v objektu s vysokou hustotou. Hustota výtahu se zvyšuje, jak stoupá a shromažďuje lidi v našem myšlenkovém experimentu.

Vizuální způsob, jak vysvětlit hustotu, je zkoumání plovoucího objektu. Led nebo kousek korku se vznáší ve sklenici vody. Můžete začít tím, že požádáte publikum, aby zvážilo, proč se některé objekty vznášejí a jiné objekty klesají. Odpověď je samozřejmě hustota. Gravitace přitahuje všechny objekty a pevné předměty, které jsou hustší než kapalina, ve které jsou zavěšeny, budou taženy touto kapalinou směrem k zemi, tj. Klesnou. Naopak, pokud je hustota pevného objektu menší než kapalina, bude ji kapalina podporovat a gravitační síla nebude stačit na to, aby se ponořila.