Tiheys on kohteen fyysinen ominaisuus, joka yhdistää objektin viemän tilan ja esineessä olevan aineen määrän. Matemaattisesti tiheys määritellään kohteen massana jaettuna sen tilavuudella. Tiheys on tärkeä fysiikan käsite, ja sillä on monia jokapäiväisiä sovelluksia, kuten selittäminen, miksi juomasi jää kelluu. Kuinka viestit käsitteestä, riippuu jonkin verran yleisösi iästä ja koulutustasosta, mutta tiheyden selittämiseen on olemassa muutama tapa.
Tiheyden osien selittäminen
Tiheyden ymmärtämiseksi on tärkeää ensin ymmärtää komponentin fysikaaliset ominaisuudet, jotka muodostavat tiheyden. Massa on esineessä olevan aineen määrä. Se sekoitetaan usein painoon, joka liittyy painovoiman vaikutusten mittaamiseen kohteen massaan. Massa asteikolla mitattuna edustaa läsnä olevien atomien kokonaissummaa. Tilavuus on tila, jonka esine tai aine vie. Laatikon tilavuus lasketaan leveys kerrottuna syvyydellä ja korkeudella. Epäsäännöllisille esineille laskelmat ovat monimutkaisempia.
Tiheyden selittäminen Archimedeksen avulla
Vaikka autenttisuudestaan on epäilystäkään, Archimedeksen tarina on viihdyttävä tapa lisätä tiheyttä. Archimedes palkattiin selvittämään onko kruunu puhdasta kultaa vai hopeaan sekoitettua kultaa. Käy kylvyssä Archimedes huomaa, että hänen ruumiinsa ja tilavuutensa syrjäyttivät vettä. Hän huudahti ”Eureka!” ja yritti upottaa yhtä suuri massa kultaa ja hopeaa veteen. Hopea syrjäytti enemmän vettä, koska se oli vähemmän tiheää. Sitten hän meni kuninkaan luo ja vertasi kruunua yhtä painon puhtaaseen kultaan. Kruunu syrjäytti enemmän vettä kuin puhdasta kultaa ja oli siten petos.
Tiheyden selittäminen hissillä
Tiheys voidaan selittää myös ajatuskokeella. Kuvittele hissi, jossa on yksi henkilö. Hissi nousee muutama kerros ylöspäin ja nostaa vielä kaksi ihmistä. Kun se nousee rakennuksen huipulle, yhä useammat ihmiset nousevat hissille, kunnes se on hyvin täynnä viisitoista ihmistä. Hissikorin sisätila, sen tilavuus, ei koskaan kasva suuremmaksi. Kun jokainen uusi henkilö nousee sisään, hissin kokonaismassa kasvaa ja ihmisten välinen tila pienenee ja pienenee, kuten suuritiheyksisen kohteen atomit. Hissin tiheys kasvaa, kun se nousee ja kerää ihmisiä ajatuskokeissamme.
Tiheyden selittäminen kelluvilla esineillä
Visuaalinen tapa selittää tiheys on tutkimalla kelluva esine. Jää tai pala korkkia kelluu lasillisessa vettä. Voit aloittaa pyytämällä yleisöäsi miettimään, miksi jotkut esineet kelluvat ja muut esineet uppoavat. Vastaus on tietysti tiheys. Painovoima vetää kaikki esineet, ja kiinteät esineet, jotka ovat tiheämpiä kuin neste, johon ne suspendoidaan, vedetään kyseisen nesteen läpi maata kohti, ts. Ne uppoavat. Vastaavasti, jos kiinteän kohteen tiheys on pienempi kuin neste, neste tukee sitä eikä painovoima riitä saamaan sen uppoamaan.