Wenn Sie sein Volumen und seine Dichte kennen, können Sie das Gewicht eines Kunststoffgegenstandes bestimmen, ohne ihn zu wiegen.Gewichtwird oft synonym verwendet mitMassein der Alltagssprache, aber tatsächlich unterscheiden sie sich.Masseist die Menge an Materie in einem Objekt und ist der Widerstand eines Objekts gegen Beschleunigung.
Die Masse ist unabhängig von seinem Standort konstant, sodass ein Astronaut mit einer Masse von 100 kg auf der Erde die gleiche Masse auf dem Mond hat.Gewicht, ist jedoch die Kraft auf eine Masse unter dem Einfluss der Schwerkraft und ist gegeben durch die Beziehung:
\text{Gewicht} =\text{Masse}\times\text{Beschleunigung durch die Schwerkraft}
Im metrischen System hat das Gewicht die Einheit Newton (N).
Auf der Erdoberfläche beträgt die GravitationsbeschleunigungG, das sind 9,81 m/s2. Auf dem Mond beträgt die Gravitationsbeschleunigung nur ein Sechstel der Erdbeschleunigung und beträgt 1,64 m/s2.
Da das Gewicht mit dem lokalen Gravitationsfeld variiert, hat der Astronaut mit einer Masse von 100 kg auf der Erde ein Gewicht von 981 N, auf dem Mond jedoch nur 164 N. Im Weltraum, weit weg von der Schwerkraft aller astronomischen Körper, hätte der Astronaut ein Gewicht von 0 N, eine Bedingung, die im Volksmund als bezeichnet wird
Schwerelosigkeit.So bestimmen Sie das Volumen
Volumenist der Platz, den ein Objekt einnimmt. Es ist möglich, das Volumen eines regelmäßigen Festkörpers wie eines Würfels zu berechnen, indem seine Abmessungen gemessen werden, aber diese Methode wäre bei unregelmäßig geformten Objekten schwierig. Stattdessen können wir das Objekt in Wasser eintauchen und die Tatsache nutzen, dass das Volumen des verdrängten Wassers gleich dem Volumen des eingetauchten Objekts ist.
Was ist Dichte?
DasMassendichteeines Objekts, einfach genanntDichte, ist esMasse geteilt durch ihr Volumen. Dichte wird normalerweise durch den griechischen Buchstaben dargestelltrho (ρ) und ergibt sich aus der Gleichung:
\rho = \frac{m}{v}
Hierichist die Masse eines Objekts undvist sein Volumen. Im metrischen System hat die Dichte die Einheit Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) oder Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3).
Wenn Sie die Dichte eines Objekts kennen, ergibt die Neuordnung der Dichtegleichung den Ausdruck für die Berechnung seiner Masse:
m=\rho v
Sobald Sie die Masse kennen, können Sie das Gewicht berechnen.
Gewicht experimentell bestimmen
1. Besorgen Sie sich ein Stück Plastik.Identifizieren Sie die Art des Kunststoffs, den Sie testen, und schlagen Sie seine Massendichte nach.
2. Messen Sie das Volumen der Probe.Füllen Sie einen großen Messzylinder mit Wasser bis zur 500 ml-Marke. Tauchen Sie das Plastikstück vollständig in das Wasser.
Viele Kunststoffe sind weniger dicht als Wasser und schwimmen. Legen Sie in diesem Fall ein schweres Gewicht wie eine Metallmutter auf den Boden des Zylinders und fügen Sie dann Wasser bis zur 500-ml-Marke hinzu. Entfernen Sie das Gewicht und binden Sie es mit einem kurzen Faden an die Kunststoffprobe. Lassen Sie sie zusammen ins Wasser fallen, damit das Plastikstück vollständig untergetaucht ist.
Das Volumen des Gewichts wurde bei der Kalibrierung des Zylinders mit Wasser auf 500 ml berücksichtigt, sodass das Gewicht die Messung nicht beeinflusst. Der Unterschied zwischen dem neuen und dem ursprünglichen Wasserstand ist das Volumen des Objekts. Denken Sie daran, dass ein Milliliter (ml) einem Kubikzentimeter (cm .) entspricht3).
3. Berechnen Sie die Masse mit der Dichtegleichung. Die Masse des Kunststoffs ist die Dichte multipliziert mit dem Volumen:ich = ρ × v. Notieren Sie die Masse in Kilogramm.
4. Berechnen Sie das Gewicht mit der Erdbeschleunigung.Stellen Sie sicher, dass Sie die richtigen Einheiten im metrischen System verwenden. Gewicht (N) = Masse (kg) × Erdbeschleunigung (m/s2).
Beispiel: Berechnung des Gewichts von Acryl
Wenn Sie das Gewicht eines Stücks Acrylkunststoff, auch bekannt als Plexiglas, Lucite oder Acrylite (alle Markennamen), bestimmen möchten, gehen Sie wie im vorherigen Abschnitt beschrieben vor:
Schritt 1:Besorgen Sie sich ein Stück Plastik.Schneiden Sie eine Acrylprobe aus. Die Dichte von Acryl beträgt 1,18 g/cm²3.
Schritt 2:Messen Sie das Volumen der Probe.Wenn der Wasserstand nach dem Eintauchen des Kunststoffs in den Messzylinder auf 550,0 ml angestiegen ist, beträgt sein Volumen 550,0 ml – 500,0 ml = 50,0 ml oder 50,0 cm3.
Schritt 3:Berechnen Sie die Masse mit der Dichtegleichung.Die Masse des Plastikstücks = Dichte × Volumen = 1,18 g/cm3 × 50,0 cm3 = 59 g = 0,059 kg.
Schritt 4:Berechnen Sie das Gewicht mit der Erdbeschleunigung. Das Gewicht (N) = Masse (kg) × Erdbeschleunigung (m/s2). Auf der Erde wäre das Gewicht 0,059 kg × 9,81 m/s2 = 0,58 N.