Η μάζα, ο όγκος και η πυκνότητα είναι τρεις από τις πιο βασικές ιδιότητες ενός αντικειμένου. Η μάζα είναι πόσο βαρύ είναι κάτι, ο όγκος σας λέει πόσο μεγάλο είναι και η πυκνότητα διαιρείται μάζα με τον όγκο. Αν και η μάζα και ο όγκος είναι ιδιότητες που αντιμετωπίζετε καθημερινά, η ιδέα της πυκνότητας είναι λίγο λιγότερο προφανής και χρειάζεται προσεκτική σκέψη. Ωστόσο, μόλις το καταλάβετε, η πυκνότητα είναι πολύ χρήσιμη.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Ο όγκος είναι το μέγεθος ενός αντικειμένου και η μάζα είναι το βάρος του. Για να λάβετε πυκνότητα, διαιρέστε τη μάζα με τον όγκο. Για παράδειγμα, ένα τούβλο μολύβδου, 5 cm x 2 cm x 10 cm, ζυγίζει 1,134 g. Ο όγκος του τούβλου είναι 5 x 2 x 10 = 100 κυβικά εκατοστά. Διαιρέστε τα 1.134 με 100 για να λάβετε την πυκνότητα μολύβδου, 11,34 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
Μάζα: ένα μυστήριο;
Η μάζα δεν είναι πλήρως κατανοητή, επομένως ορίζεται με δύο πολύ διαφορετικούς τρόπους: Η αδρανειακή μάζα μετρά πόσο έντονα ένα αντικείμενο αντιστέκεται στην επιτάχυνση, ενώ η βαρυτική μάζα μετρά πόσο έντονα ένα αντικείμενο προσελκύει άλλα πράγματα εαυτό. Δεν είναι σαφές γιατί αυτοί οι δύο διαφορετικοί τύποι μάζας είναι οι ίδιοι, αλλά τα πειράματα επιβεβαιώνουν ότι είναι. Ακριβώς μιλώντας, μια κλίμακα μετρά το βάρος, αλλά συνήθως μπορείτε να σκεφτείτε το βάρος και τη μάζα ως το ίδιο πράγμα.
Χώρος και όγκος
Ο τόμος μετρά το χωρικό μέγεθος ενός αντικειμένου. Αν και ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του όγκου εξαρτάται από το σχήμα του και μπορεί να είναι περίπλοκος, μπορείτε γενικά να το θεωρήσετε ως πλάτος φορές ύψος και μήκος. Η μέτρηση του όγκου ενός αντικειμένου μπορεί μερικές φορές να είναι ευκολότερη από τον υπολογισμό του. Η τοποθέτησή του σε ένα μεγάλο δοχείο νερού και η μέτρηση της αύξησης της στάθμης του νερού μπορεί να βρει γρήγορα τον όγκο, ανεξάρτητα από το σχήμα του.
Διαίρεση για πυκνότητα
Η πυκνότητα υπολογίζεται διαιρώντας τη μάζα ενός αντικειμένου με τον όγκο του. Η πυκνότητα είναι λιγότερο διαισθητική από τη μάζα ή τον όγκο, αλλά αν έχετε πάρει ποτέ ένα αντικείμενο και το βρήκατε πολύ ελαφρύτερο ή βαρύτερο από το αναμενόμενο, αυτό συμβαίνει επειδή η πυκνότητά του δεν είναι αυτό που νομίζετε. Η πυκνότητα συνήθως δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα και πρέπει να υπολογιστεί μετά τον προσδιορισμό της μάζας και του όγκου. Η πυκνότητα μερικές φορές χρησιμοποιείται για να περιγράψει άλλες ποσότητες διαιρεμένες με τον όγκο, όπως η ενεργειακή πυκνότητα.
Πυκνότητα ως σταθερή
Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί χρησιμοποιούν συχνά πυκνότητα, καθώς είναι χρήσιμο για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων ενός αντικειμένου και τον προσδιορισμό των υλικών από τα οποία κατασκευάζεται ένα αντικείμενο. Οι πυκνότητες χιλιάδων ουσιών, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, των πλαστικών και άλλων, είναι γνωστές. Σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση, η πυκνότητα μιας δεδομένης ουσίας είναι σχεδόν πάντα σταθερή - ένα σίδερο καρφί και ένα αγκύριο σιδήρου έχουν και την ίδια πυκνότητα αν και είναι πολύ διαφορετικά πράγματα. Αφού υπολογίσει την πυκνότητα ενός αντικειμένου, ένας επιστήμονας μπορεί να κοιτάξει την τιμή σε έναν πίνακα και σε πολλές περιπτώσεις να προσδιορίσει με ακρίβεια τι είναι το αντικείμενο.
Μεγάλη ανακάλυψη του Αρχιμήδη
Ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα υπολογισμού της πυκνότητας είναι η ιστορία του Αρχιμήδη και του χρυσού στέμματος. Ένας βασιλιάς ζήτησε από τον Αρχιμήδη να καθορίσει εάν το νέο του στέμμα ήταν φτιαγμένο από καθαρό χρυσό, αλλά χωρίς να το καταστρέψει με οποιονδήποτε τρόπο. Ο Αρχιμήδης συνειδητοποίησε ότι βυθίζοντας το στέμμα στο νερό, μπορούσε να προσδιορίσει τον όγκο του και συνεπώς την πυκνότητά του. Με αυτόν τον τρόπο, απέδειξε ότι το στέμμα δεν ήταν καθαρός χρυσός, αλλά είχε φθηνότερα μέταλλα σε αυτό.