Wenn wir ein Pfund Federn und ein Pfund Blei messen und sie aus einem zweiten Stockwerk fallen lassen, schwimmt ein Objekt zu Boden und das andere fällt so schnell, dass es Passanten verletzen könnte. Der Unterschied ist auf eine Eigenschaft der Materie zurückzuführen, die „Dichte“ genannt wird. Die Wasserverdrängung ist eine der Möglichkeiten, die Dichte zu messen, insbesondere die Dichte von unregelmäßig geformten Objekten. Aber Federn schwimmen und erfordern eine spezielle Technik, um die Verschiebung zu messen.
Füllen Sie den Messzylinder teilweise mit Wasser, bis Sie das Objekt eintauchen und das Senkgewicht in das Wasser fallen lassen können. Wenn Sie keinen Messzylinder haben, der zu Ihrem Objekt passt, stellen Sie einen Zylinder in ein Becken, füllen Sie es bis zum Rand mit Wasser und messen Sie den Überlauf in das Becken. Ihre Antwort ist weniger genau, da das Wasser so oft bewegt wurde. Beachten Sie die Verdrängung in Millilitern (ml), die durch den Senkkörper und die Schnur verursacht wird.
Messen Sie die Masse Ihres Objekts (z. B. eines Korkens) auf einer Waage in Gramm (g). Stellen Sie sicher, dass das Objekt trocken ist, wenn es gemessen wird. Notieren Sie sein Gewicht. Befestigen Sie die Platine mit der Schnur am Objekt. Wenn Sie eine Heftklammer oder einen Stift verwenden, müssen Sie dies unbedingt berücksichtigen, wenn Sie in Schritt 1 die Verschiebung der Platine messen.
Lassen Sie den Senkkörper mit dem angebrachten Schwimmkörper in den Zylinder fallen. Wenn nicht das gesamte Objekt sinkt, müssen Sie möglicherweise einen schwereren Sinker verwenden. Wenn dies der Fall ist, messen Sie unbedingt die Verschiebung des neuen Sinkers und der neuen Linie, damit das gesamte Objekt unter die Oberfläche sinkt. Wenn das gesamte Objekt eingetaucht ist, notieren Sie das Volumen der Gesamtverdrängung in Millilitern, indem Sie die Volumen von der Mitte der Wassersäule, nicht von den Rändern, an denen Oberflächenspannung und Kapillarwirkung die lesen.
Subtrahieren Sie das Volumen der Wasser- und Senkkörperbaugruppe vom Volumen des Wassers, der Senkkörperbaugruppe und des eingetauchten Objekts. Das Ergebnis ist allein das Volumen des Objekts. Dieses Volumen in Millilitern entspricht Quadratzentimetern (cm).
Teilen Sie das Gewicht (M) des Objekts in Gramm durch sein Volumen (V) in Quadratzentimetern. Das Ergebnis ist seine Dichte (p), ausgedrückt in Gramm pro Quadratzentimeter. Alle schwimmenden Objekte haben eine Dichte von weniger als einem Gramm pro Quadratzentimeter, der Dichte des Wassers, in dem sie schwimmen.
Tipps
- Das Material der Federn ist nicht nur weniger dicht als Blei, sie enthalten auch zahlreiche Hohlräume, die zur aerodynamischen Stabilität eines Vogelflügels beitragen.
Warnungen
- Bei den Dichtemessungen handelt es sich um Näherungswerte – Schwankungen der Temperatur und des atmosphärischen Drucks haben geringfügige Auswirkungen auf die Dichte des Wassers, das zur Berechnung der Dichte Ihres Objekts verwendet wird.
Über den Autor
Laura Reynolds ist eine begeisterte Staudengärtnerin und alte Hausbesitzerin und hat Karrieren in der Pädagogik und Jugendgerichtsbarkeit gemacht. Ein pensionierter Gemeinderichter Reynolds hat einen Abschluss in Kommunikationswissenschaften der Northern Illinois University. Ihre sechs Kinder und Stiefkinder dienten während ihrer Amtszeit als Redakteurin lokaler Zeitungen als Leitartikel.