Η μέθοδος μετατόπισης είναι ένας αξιόπιστος τρόπος προσδιορισμού του όγκου ενός αντικειμένου που δεν έχει μετρήσιμες διαστάσεις, όπως ένα άγαλμα ή ένα βράχο. Βυθίζετε απλά το βράχο σε νερό σε ένα δοχείο αρκετά μεγάλο για να το κρατάτε και να μετράτε τον όγκο του νερού που μετατοπίζει. Η αρχή χρονολογείται από τον Έλληνα μαθηματικό Αρχιμήδη, ο οποίος μπορεί να έτρεξε στους δρόμους φωνάζοντας «Εύρηκα» όταν το ανακάλυψε. Αν θέλετε να μάθετε το βάρος του εκτοπισμένου νερού, μετρήστε απλώς τον όγκο του και πολλαπλασιάστε με την πυκνότητα του νερού.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Μπορείτε να προσδιορίσετε το βάρος ενός όγκου εκτοπισμένου νερού πολλαπλασιάζοντας επί την πυκνότητα του νερού. Στις μετρικές μονάδες CGS, η πυκνότητα νερού στους 4 C είναι 1 gm / ml, οπότε αν χρησιμοποιείτε αυτές τις μονάδες, ο όγκος σε χιλιοστόλιτρα και το βάρος σε γραμμάρια είναι ο ίδιος αριθμός με υψηλό βαθμό ακρίβειας.
Η πυκνότητα του νερού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία
Η πυκνότητα του νερού αλλάζει με τη θερμοκρασία. Το μέγιστο εμφανίζεται στους 4 βαθμούς Κελσίου (39,2 βαθμούς Φαρενάιτ). Σε μετρικές μονάδες, είναι 1 gm / ml στο σύστημα CGS (εκατοστά, γραμμάρια, δευτερόλεπτα) και 1.000 kg / m
3 στο σύστημα MKS (μέτρα, χιλιόγραμμα, δευτερόλεπτα). Στο Imperial σύστημα, είναι 62,42 lb / cu. πόδια Το νερό είναι η μόνη ένωση που πραγματικά γίνεται λιγότερο πυκνή όταν παγώνει και καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η πυκνότητα μειώνεται επίσης. Σε ελαφρώς μικρότερη από τη θερμοκρασία δωματίου, που είναι η θερμοκρασία που είναι πιθανό να κάνετε τα περισσότερα πειράματα, η πυκνότητα είναι 0,9982 g / ml ή 62,28 lb / cu.ft. Αυτή είναι μια διαφορά μόνο δύο χιλιοστών του ποσοστού, οπότε είναι σημαντικό μόνο για πολύ ακριβείς υπολογισμούς.Μετρήστε την ένταση
Όταν χρησιμοποιείτε τη μέθοδο μετατόπισης, έχετε την επιλογή δύο τρόπων για να μετρήσετε τον όγκο του εκτοπισμένου νερού. Το ένα είναι να γεμίσετε το δοχείο στο χείλος και να πιάσετε το νερό που ξεχειλίζει σε βαθμονομημένο δοχείο. Το άλλο είναι να μετρήσουμε την αλλαγή στη στάθμη του νερού και να υπολογίσουμε τον όγκο χρησιμοποιώντας τις διαστάσεις του δοχείου. Εάν μετράτε τον όγκο ενός μικρού δείγματος, μπορείτε να γεμίσετε ένα βαθμονομημένο δοχείο σε ένα συγκεκριμένο σημάδι και απλώς να διαβάσετε την κλίμακα όταν το νερό ανεβαίνει για να προσδιορίσετε την αλλαγή του όγκου. Αυτή είναι η συνήθης διαδικασία σε ένα εργαστήριο.
Προσδιορίστε το βάρος
Μόλις μάθετε τον όγκο του εκτοπισμένου νερού, μπορείτε να προσδιορίσετε αμέσως το βάρος του πολλαπλασιάζοντας επί την πυκνότητα του νερού στη σχετική θερμοκρασία. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ορισμός της πυκνότητας (d) είναι μάζα (m) διαιρούμενος με τον όγκο (v), οπότε:
m = dv
Σε αυτό το πλαίσιο, η μάζα και το βάρος είναι συνώνυμες, εκτός εάν πραγματοποιείτε το πείραμα στο διάστημα.
Εάν η ακρίβεια δεν απαιτεί διαφορετικά, απλά κολλήστε με την πυκνότητα στους 4 C. Αν μετρήσετε τον όγκο σε μετρικές μονάδες CGS, ο μετρημένος όγκος σε χιλιοστόλιτρα θα είναι τότε ίσος με το βάρος (μάζα) σε γραμμάρια. Σε μονάδες MKS, πολλαπλασιάστε την ένταση σε λίτρα με 1.000 για να πάρετε το βάρος σε κιλά. Εάν χρησιμοποιείτε αυτοκρατορικές μονάδες, πολλαπλασιάστε την ένταση σε cu.ft. κατά 62,42 για να πάρει το βάρος σε λίρες. Εάν μετράτε τον όγκο σε ουγγιές, γαλόνια ή κυβικά ναυπηγεία, χρησιμοποιήστε αυτούς τους συντελεστές μετατροπής:
- 1 ουγγιά = 10-3 cu. πόδια
- 1 γαλόνι = 0,134 cu. πόδια
- 1 κυβική αυλή = 27 cu. πόδια