आर्किमिडीज ने पानी के विस्थापन का उपयोग करके घनत्व खोजने की विधि की शुरुआत की। उनकी खोज की एक कहानी में राजा के सोने का मुकुट, संभवतः एक चोरी करने वाला जौहरी और एक बाथटब शामिल है। सच है या नहीं, कहानी आर्किमिडीज की खोज के महत्व के कारण एक संस्करण या किसी अन्य में जीवित रहती है, बजाय इसके कि जौहरी ने वास्तव में राजा को धोखा देने की कोशिश की थी।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
घनत्व की गणना सूत्र D = m ÷ v का उपयोग करती है, जहाँ D का अर्थ घनत्व, m का अर्थ द्रव्यमान और v का अर्थ आयतन है। संतुलन पैमाने का उपयोग करके द्रव्यमान ज्ञात करें, और अनियमित वस्तुओं का आयतन ज्ञात करने के लिए जल विस्थापन का उपयोग करें। जल विस्थापन कार्य करता है क्योंकि पानी में डूबी हुई वस्तु द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा वस्तु के आयतन के बराबर होती है। यदि एक स्नातक किए गए सिलेंडर में डूबी हुई वस्तु जल स्तर को 40 मिलीलीटर से 90 मिलीलीटर तक बढ़ा देती है, तो 50 मिलीलीटर का आयतन परिवर्तन वस्तु के घन सेंटीमीटर में आयतन के बराबर होता है।
घनत्व को समझना
सभी पदार्थ में द्रव्यमान होता है और स्थान लेता है। घनत्व, एक परिकलित मान, अंतरिक्ष में पदार्थ की मात्रा को मापता है। किसी पदार्थ के घनत्व की गणना करने के लिए, वस्तु का द्रव्यमान और आयतन ज्ञात कीजिए। सूत्र का उपयोग करके वस्तु के घनत्व की गणना करें घनत्व आयतन द्वारा विभाजित द्रव्यमान के बराबर होता है:
डी = \ फ़्रेक {एम} {वी}
मास ढूँढना
द्रव्यमान का पता लगाने के लिए संतुलन पैमाने का उपयोग करना आवश्यक है। अधिकांश द्रव्यमान पैमाने अज्ञात वस्तु को ज्ञात द्रव्यमान के विरुद्ध संतुलित करते हैं। उदाहरणों में ट्रिपल बीम बैलेंस और ट्रू बैलेंस शामिल हैं, जैसे कि एक परख कार्यालय में देखा जाने वाला क्लासिक स्केल। इलेक्ट्रॉनिक तराजू को बड़े पैमाने के पैमाने के रूप में भी स्थापित किया जा सकता है। आवश्यक सटीकता की डिग्री की कमी के अलावा, स्नानघर के तराजू, वजन को मापते हैं, द्रव्यमान नहीं। द्रव्यमान किसी वस्तु में पदार्थ की मात्रा को मापता है जबकि भार किसी वस्तु के द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव को मापता है।
वॉल्यूम ढूँढना
नियमित ज्यामितीय वस्तुओं का आयतन ज्ञात करना मानक सूत्रों का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, किसी बॉक्स का आयतन लंबाई गुणा चौड़ाई गुणा ऊंचाई के बराबर होता है। हालांकि, हर वस्तु एक सूत्र में फिट नहीं होती है। इन अनियमित आकार की वस्तुओं के लिए, वस्तु का आयतन ज्ञात करने के लिए जल विस्थापन विधि का उपयोग करें।
जल विस्थापन पानी की एक विशेष संपत्ति का उपयोग करता है: 1 मिलीलीटर (संक्षिप्त एमएल) पानी 1 घन सेंटीमीटर (सेमी) लेता है3) अंतरिक्ष या आयतन का, जब पानी मानक तापमान (0 ° C) और दबाव (1 वातावरण) पर हो। कोई वस्तु पूरी तरह से पानी में डूबी हुई वस्तु के आयतन के बराबर पानी की मात्रा को विस्थापित या ऑफसेट करती है। अतः, यदि कोई वस्तु 62 मिली पानी को विस्थापित करती है, तो वस्तु का आयतन 62 सेमी. के बराबर होता है3.
आयतन ज्ञात करने के लिए जल विस्थापन का उपयोग करने के तरीकों में वस्तु को पानी की ज्ञात मात्रा में डुबाना और जल स्तर में परिवर्तन को मापना आवश्यक है। यदि वस्तु स्नातक किए गए सिलेंडर या मापने वाले कप में फिट हो जाती है, तो आप माप को सीधे पढ़ सकते हैं। यदि पानी का स्तर 40 मिली से शुरू होता है और वस्तु को डुबाने के बाद 90 मिली में बदल जाता है, तो वस्तु का आयतन अंतिम पानी की मात्रा (90 मिली) से प्रारंभिक पानी की मात्रा (40 मिली), या 50 मिली के बराबर होता है।
यदि वस्तु स्नातक किए गए सिलेंडर या मापने वाले कप में फिट नहीं होती है, तो आप अलग-अलग तरीकों से विस्थापित पानी की मात्रा को माप सकते हैं। एक विधि के लिए एक कटोरी को ट्रे या बड़े कटोरे में रखने की आवश्यकता होती है। आंतरिक कटोरा वस्तु को पूरी तरह से डुबाने के लिए काफी बड़ा होना चाहिए। भीतरी कटोरी को पूरी तरह से पानी से भर दें। ध्यान से, लहरें या छींटे पैदा किए बिना, वस्तु को कटोरे में स्लाइड करें, विस्थापित पानी को बड़े कटोरे या ट्रे में फैलने दें। भीतरी कटोरी को बहुत सावधानी से निकालें ताकि कोई अतिरिक्त पानी न गिरे। फिर बड़े कटोरे में पानी की मात्रा मापें। वह आयतन वस्तु के आयतन के बराबर होता है।
एक दूसरा, शायद अधिक व्यावहारिक तरीका, एक कटोरे का भी उपयोग करता है। कटोरा इतना बड़ा होना चाहिए कि वह बिना ओवरफ्लो हुए वस्तु को पूरी तरह से डुबो सके। वस्तु को पूरी तरह से ढकने के लिए कटोरे में पर्याप्त पानी भरकर शुरू करें। वस्तु जोड़ने से पहले, कटोरे में पानी की रेखा को चिह्नित करें। स्नातक किए गए सिलेंडर की तरह, यह पानी की प्रारंभिक मात्रा को चिह्नित करता है। इसके बाद, वस्तु को जोड़ें, यह सुनिश्चित कर लें कि वस्तु पूरी तरह से पानी से ढकी हुई है। इस पानी की रेखा को कटोरी पर चिह्नित करें। अब, वस्तु को ध्यान से पानी से हटा दें।
इस बिंदु पर, पानी की मात्रा में परिवर्तन निर्धारित किया जाना चाहिए। एक विधि जल स्तर को प्रारंभिक आयतन रेखा से अंतिम आयतन रेखा तक बढ़ाने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा को मापती है। यह आयतन वस्तु के आयतन के बराबर होता है। दूसरी विधि कटोरे को पहली पंक्ति में भरने के लिए उपयोग किए गए पानी की मात्रा को मापती है, फिर कटोरे को दूसरी पंक्ति में भरने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा को मापती है। सूत्र का उपयोग करना अंतिम आयतन घटा प्रारंभिक आयतन (v .)एफ - वीमैं) वस्तु का आयतन उत्पन्न करता है। यदि पानी का प्रारंभिक आयतन 900 मिली पानी के बराबर है और पानी का अंतिम आयतन 1,250 मिली है, तो वस्तु का आयतन 1250 - 900 = 350 मिली है, अर्थात वस्तु का आयतन 350 सेमी के बराबर है।3.
घनत्व ढूँढना
एक बार जब आप किसी वस्तु के द्रव्यमान और आयतन को माप लेते हैं, तो घनत्व को खोजने के लिए माप को घनत्व सूत्र में डालने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि मापा द्रव्यमान 875 ग्राम के बराबर है और मापा मात्रा 350 सेमी. के बराबर है3, तो घनत्व सूत्र बन जाता है:
डी=\frac{875}{350}=2.50
2.50 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर, आमतौर पर 2.50 ग्राम/सेमी. के रूप में लिखा जाता है3.