Εάν γνωρίζετε τον όγκο και την πυκνότητά του, μπορείτε να προσδιορίσετε το βάρος ενός πλαστικού αντικειμένου χωρίς να το ζυγίσετε.Βάροςχρησιμοποιείται συχνά εναλλακτικά μεμάζαστην καθημερινή γλώσσα αλλά στην πραγματικότητα διαφέρουν.Μάζαείναι η ποσότητα της ύλης σε ένα αντικείμενο και είναι η αντίσταση ενός αντικειμένου στην επιτάχυνση.
Η μάζα είναι σταθερή ανεξάρτητα από τη θέση της, οπότε ένας αστροναύτης με μάζα 100 κιλών στη Γη έχει την ίδια μάζα στο φεγγάρι.Βάρος, ωστόσο, είναι η δύναμη σε μια μάζα υπό την επίδραση της βαρύτητας και δίνεται από τη σχέση:
\ text {weight} = \ text {mass} \ times \ text {επιτάχυνση λόγω βαρύτητας}
Στο μετρικό σύστημα το βάρος έχει μονάδες Newtons (N).
Στην επιφάνεια της Γης είναι η επιτάχυνση της βαρύτηταςσολ, που είναι 9,81 m / s2. Στο φεγγάρι η βαρυτική επιτάχυνση είναι μόνο το ένα έκτο της Γης και είναι 1,64 m / s2.
Επειδή το βάρος ποικίλλει ανάλογα με το τοπικό βαρυτικό πεδίο, ο αστροναύτης με μάζα 100 kg έχει βάρος 981 N στη Γη, αλλά μόνο 164 N στο φεγγάρι. Στο βαθύ διάστημα, μακριά από τη βαρύτητα οποιωνδήποτε αστρονομικών σωμάτων, ο αστροναύτης θα είχε βάρος 0 Ν, μια κατάσταση που ονομάζεται ευρέως
αδυναμία.Πώς να προσδιορίσετε την ένταση
Ενταση ΗΧΟΥείναι το μέγεθος του χώρου που καταλαμβάνει ένα αντικείμενο. Είναι δυνατόν να υπολογιστεί ο όγκος ενός κανονικού στερεού, όπως ένας κύβος, μετρώντας τις διαστάσεις του, αλλά αυτή η μέθοδος θα ήταν δύσκολη για ακανόνιστα αντικείμενα. Αντ 'αυτού, μπορούμε να βυθίσουμε το αντικείμενο στο νερό και να χρησιμοποιήσουμε το γεγονός ότι ο όγκος του εκτοπισμένου νερού είναι ίσος με τον όγκο του βυθισμένου αντικειμένου.
Τι είναι η πυκνότητα;
οπυκνότητα μάζαςενός αντικειμένου, απλά καλούμενοπυκνότητα, είναι δικό τουμάζα διαιρούμενη με τον όγκο της. Η πυκνότητα αντιπροσωπεύεται συνήθως από το ελληνικό γράμμαΡο (ρ) και δίνεται από την εξίσωση:
\ rho = \ frac {m} {v}
ΕδώΜείναι η μάζα ενός αντικειμένου καιβείναι ο όγκος του. Στο μετρικό σύστημα η πυκνότητα έχει μονάδες κιλών ανά κυβικό μέτρο (kg / m3) ή γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (g / cm3).
Εάν γνωρίζετε την πυκνότητα ενός αντικειμένου, η αναδιάταξη της εξίσωσης πυκνότητας δίνει την έκφραση για τον υπολογισμό της μάζας του:
m = \ rho v
Με τη σειρά του, αφού γνωρίζετε τη μάζα, μπορείτε να υπολογίσετε το βάρος.
Προσδιορίστε πειραματικά το βάρος
1. Πάρτε ένα κομμάτι του πλαστικού.Προσδιορίστε τον τύπο του πλαστικού που δοκιμάζετε και αναζητήστε την πυκνότητα της μάζας του.
2. Μετρήστε τον όγκο του δείγματος.Γεμίστε έναν μεγάλο βαθμονομημένο κύλινδρο με νερό μέχρι τη στάθμη των 500 ml. Βυθίστε το πλαστικό κομμάτι εντελώς στο νερό.
Πολλά πλαστικά είναι λιγότερο πυκνά από το νερό και θα επιπλέουν. Σε αυτήν την περίπτωση, τοποθετήστε ένα βαρύ βάρος όπως ένα μεταλλικό παξιμάδι στο κάτω μέρος του κυλίνδρου και στη συνέχεια προσθέστε νερό στη στάθμη των 500 ml. Αφαιρέστε το βάρος και δέστε το στο πλαστικό δείγμα με μικρό μήκος σπειρώματος. Ρίξτε τα μαζί στο νερό έτσι ώστε το κομμάτι του πλαστικού να βυθιστεί πλήρως.
Ο όγκος του βάρους συμπεριλήφθηκε όταν ο κύλινδρος βαθμονομήθηκε με νερό στο επίπεδο των 500 ml, οπότε το βάρος δεν θα επηρεάσει τη μέτρηση. Η διαφορά μεταξύ της νέας και της αρχικής στάθμης νερού είναι ο όγκος του αντικειμένου. Να θυμάστε ότι ένα χιλιοστόλιτρο (ml) ισούται με ένα κυβικό εκατοστό (cm)3).
3. Υπολογίστε τη μάζα με την εξίσωση πυκνότητας. Η μάζα του πλαστικού πολλαπλασιάζεται με πυκνότητα κατ 'όγκο:Μ = ρ × β. Καταγράψτε τη μάζα σε χιλιόγραμμα.
4. Υπολογίστε το βάρος με την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας.Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τις σωστές μονάδες στο σύστημα μετρήσεων. Βάρος (N) = μάζα (kg) × επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (m / s2).
Παράδειγμα: Υπολογισμός βάρους ακρυλικού
Εάν θέλετε να προσδιορίσετε το βάρος ενός κομματιού από ακρυλικό πλαστικό, επίσης γνωστό ως Plexiglas, Lucite ή Acrylite (όλα τα εμπορικά σήματα), ακολουθήστε τα βήματα που περιγράφονται στην προηγούμενη ενότητα:
Βήμα 1:Πάρτε ένα κομμάτι του πλαστικού.Κόψτε ένα δείγμα ακρυλικού. Η πυκνότητα του ακρυλικού είναι 1,18 g / cm3.
Βήμα 2:Μετρήστε τον όγκο του δείγματος.Εάν η στάθμη του νερού αυξήθηκε στα 550,0 ml μετά τη βύθιση του πλαστικού στον βαθμονομημένο κύλινδρο, τότε ο όγκος του είναι 550,0 ml - 500,0 ml = 50,0 ml, ή 50,0 cm3.
Βήμα 3:Υπολογίστε τη μάζα με την εξίσωση πυκνότητας.Η μάζα του πλαστικού = πυκνότητα × όγκος = 1,18 g / cm3 × 50,0 εκ3 = 59 g = 0,059 kg.
Βήμα 4:Υπολογίστε το βάρος με την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας. Το βάρος (N) = μάζα (kg) × επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (m / s2). Στη Γη το βάρος θα ήταν 0,059 kg × 9,81 m / s2 = 0,58 Β.