Massa, tilavuus ja tiheys ovat objektin kolme perusominaisuutta. Massa on kuinka raskas jotain on, tilavuus kertoo kuinka suuri se on, ja tiheys on massa jaettuna tilavuudella. Vaikka massa ja tilavuus ovat ominaisuuksia, joita käsittelet päivittäin, ajatus tiheydestä on hieman vähemmän ilmeinen ja harkitsee huolellisesti. Kuitenkin, kun saat sen kiinni, tiheys on erittäin hyödyllinen.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Tilavuus on kohteen koko ja massa on sen paino. Saadaksesi tiheyden, jaa massa tilavuudella. Esimerkiksi lyijy-tiili, 5 cm x 2 cm x 10 cm, painaa 1134 g. Tiilen tilavuus on 5 x 2 x 10 = 100 kuutiometriä. Jaa 1134 luvulla 100 saadaksesi lyijytiheyden, 11,34 grammaa kuutiometriä kohden.
Massa: mysteeri?
Massaa ei ymmärretä täysin, joten se määritellään kahdella hyvin erilaisella tavalla: Inertiamassa mittaa kuinka voimakkaasti esine vastustaa kiihtyvyyttä, kun taas painovoima mittaa kuinka voimakkaasti esine houkuttelee muita asioita itse. Ei ole selvää, miksi nämä kaksi erityyppistä massaa ovat samat, mutta kokeet vahvistavat niiden olevan. Tarkkaan ottaen vaaka mittaa painoa, mutta voit yleensä ajatella painoa ja massaa samana.
Avaruus ja tilavuus
Tilavuus mittaa kohteen tilakokoa. Vaikka tilavuuden laskemiseen käytetty kaava riippuu sen muodosta ja voi olla monimutkainen, voit ajatella sitä yleensä leveyden ja korkeuden ja pituuden kertoimena. Esineen tilavuuden mittaaminen voi joskus olla helpompaa kuin sen laskeminen. Laittamalla se suureen vesisäiliöön ja mittaamalla vedenpinnan nousu, tilavuus voidaan löytää nopeasti, muodosta riippumatta.
Jaa tiheydelle
Tiheys lasketaan jakamalla kohteen massa sen tilavuudella. Tiheys on vähemmän intuitiivinen kuin massa tai tilavuus, mutta jos olet koskaan ottanut kohteen esille ja löytänyt sen paljon kevyemmäksi tai painavammaksi kuin odotit, se johtuu siitä, että sen tiheys ei ole sitä mitä ajattelit. Tiheyttä ei yleensä voida mitata suoraan, ja se on laskettava sen jälkeen, kun massa ja tilavuus on määritetty. Tiheyttä käytetään joskus kuvaamaan muita määriä jaettuna tilavuudella, kuten energian tiheys.
Tiheys vakiona
Tutkijat ja insinöörit käyttävät usein tiheyttä, koska siitä on hyötyä kohteen ominaisuuksien laskemisessa ja esineiden materiaalien tunnistamisessa. Tuhansien aineiden tiheydet, mukaan lukien metallit, muovit ja muut, ovat hyvin tunnettuja. Huoneen lämpötilassa ja paineessa tietyn aineen tiheys on melkein aina vakio - rautakynnellä ja rautaveneankkurilla on molemmilla sama tiheys, vaikka ne ovatkin hyvin erilaisia asioita. Laskettuaan kohteen tiheyden tutkija voi etsiä arvon taulukosta ja monissa tapauksissa määrittää tarkasti, mistä esine on tehty.
Archimedesin suuri löytö
Yksi tunnetuimmista esimerkeistä tiheyden laskemisesta on tarina Arkhimedesista ja kultaisesta kruunusta. Kuningas oli pyytänyt Archimedesta selvittämään, onko hänen uusi kruununsa valmistettu puhtaasta kullasta, vaurioittamatta sitä millään tavalla. Archimedes tajusi, että upottamalla kruunun veteen hän pystyi määrittämään sen tilavuuden ja siten sen tiheyden. Tällä tavalla hän osoitti, että kruunu ei ollut puhdasta kultaa, mutta siinä oli halvempia metalleja.