Dichte ist eine weit verbreitete physikalische Eigenschaft von Materie, die technisch als Masse geteilt durch Volumen definiert wird. Ein Federkissen ist weniger dicht als ein Ziegelstein derselben Größe, da das Volumen gleich ist, aber die Masse des Kissens viel geringer ist als die des Ziegelsteins. Sie haben wahrscheinlich schon eine der wichtigen praktischen Anwendungen der Dichte kennengelernt, vielleicht sogar ohne es zu wissen.
Schiffe und U-Boote
Eine bekannte Anwendung der Dichte ist die Bestimmung, ob ein Objekt auf Wasser schwimmt oder nicht. Wenn die Dichte des Objekts geringer als die Dichte von Wasser ist, schwimmt es; ist seine Dichte geringer als die von Wasser, sinkt es. Schiffe können schwimmen, weil sie Ballasttanks haben, die Luft halten; Diese Tanks bieten große Volumina bei geringer Masse und verringern so die Dichte des Schiffes. Zusammen mit der Auftriebskraft, die das Wasser auf das Schiff ausübt, ermöglicht diese reduzierte Dichte das Aufschwimmen des Schiffes. Tatsächlich tauchen U-Boote unter die Wasseroberfläche, indem sie ihre Ballasttanks leeren.
Ölverschmutzungen
Wie Schiffe schwimmt Öl, weil es weniger dicht als Wasser ist, aber im Gegensatz zu Schiffen erfordert Öl keine spezielle Technik. Öl hat von Natur aus eine geringere Dichte als Wasser, weshalb sich auch Öl- und Essigsalatdressings trennen, wobei das Öl auf dem Wasseressig schwimmt. Obwohl Ölverschmutzungen schädlich für die Umwelt sind, hilft die Schwimmfähigkeit des Öls bei der Reinigung.
Sanitärsysteme
Die Fluidströmung durch ein Rohr ist eine wichtige reale Anwendung der Dichte, die durch eine als Bernoulli-Gleichung bekannte Beziehung bestimmt wird. Die Bernoulli-Gleichung ist eine spezielle Anwendung des Konzepts der Energieerhaltung, und das Ergebnis ist, dass die Dichte der Flüssigkeit die Geschwindigkeit, den Druck und sogar die Höhe der Flüssigkeit beeinflusst. Wenn alles andere gleich ist, fließt eine Flüssigkeit mit größerer Dichte durch ein Rohr mit einem niedrigeren Druck, einer geringeren Geschwindigkeit bzw. einer niedrigeren Höhe. Ingenieure verlassen sich auf die Bernoulli-Gleichung, wenn sie Dämme und groß angelegte Sanitärprojekte entwerfen.
Gewichtsverteilung des Flugzeugs
Die Bernoulli-Gleichung erklärt auch die Flugfähigkeit eines Flugzeugs, obwohl dieses Phänomen hauptsächlich auf Druck und Geschwindigkeit beruht, nicht auf der Dichte. Allerdings spielt die Dichte beim Fliegen eine zusätzliche Rolle. Die Gewichtsverteilung an Bord des Flugzeugs ändert sich mit dem Kraftstoffverbrauch der Triebwerke, sodass die Dichte des Flugzeugs nicht gleichmäßig ist. Dieser Massenverlust führt zu einer Verschiebung des Massenschwerpunkts, und Piloten müssen während des Fluges Anpassungen vornehmen, um diese Änderungen zu berücksichtigen.