Kako izračunati gustoću istiskivanjem vode

Arhimed je pokrenuo metodu pronalaženja gustoće pomoću istiskivanja vode. Jedna od priča o njegovom otkriću uključuje kraljevu zlatnu krunu, možda krasni draguljar i kadu. Istina ili ne, priča preživljava u jednoj ili drugoj verziji zbog važnosti Arhimedova otkrića, a ne zbog toga je li zlatar stvarno pokušao prevariti kralja.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Izračun gustoće koristi formulu D = m ÷ v, gdje D znači gustoću, m znači masu, a v znači zapreminu. Pronađite masu pomoću vage, a pomoću pomaka vode pronađite volumen nepravilnih predmeta. Istiskivanje vode djeluje jer je količina vode istisnute objektom potopljenim u vodu jednaka volumenu predmeta. Ako objekt potopljen u graduiranom cilindru podigne razinu vode s 40 mililitara na 90 mililitara, promjena volumena od 50 mililitara jednaka je volumenu predmeta u kubnim centimetrima.

Sva materija ima masu i zauzima prostor. Gustoća, izračunata vrijednost, mjeri količinu materije u prostoru. Da biste izračunali gustoću materijala, pronađite masu i obujam predmeta. Izračunajte gustoću predmeta pomoću formule gustoća jednaka masi podijeljenoj s volumenom:

Za pronalaženje mase potrebna je vaga. Većina masenih vaga uravnotežuje nepoznati objekt s poznatom masom. Primjeri uključuju vage s trostrukim snopom i istinske vage, poput klasične ljestvice viđene u uredu za ispitivanje. Elektroničke vage mogu se postaviti i kao masne vage. Kupaonske vage, osim što nemaju potreban stupanj točnosti, mjere težinu, a ne masu. Masa mjeri količinu materije u predmetu, dok težina mjeri privlačenje gravitacije na masu predmeta.

Pronalaženje volumena pravilnih geometrijskih objekata koristi se standardnim formulama. Volumen kutije jednak je, na primjer, duljini puta širini i visini. Međutim, svaki objekt ne odgovara formuli. Za ove objekte nepravilnog oblika upotrijebite metodu istiskivanja vode kako biste pronašli volumen predmeta.

Za istiskivanje vode koristi se određeno svojstvo vode: 1 mililitar (skraćeno ml) vode zauzima 1 kubni centimetar (cm³) prostora ili volumena, kada je voda na standardnoj temperaturi (0 ° C) i tlaku (1 atmosfera). Objekt potpuno uronjen u vodu istiskuje ili odmiče količinu vode jednaku zapremini predmeta. Dakle, ako objekt istisne 62 ml vode, volumen predmeta je jednak 62 cm³.

Metode za korištenje istiskivanja vode za pronalaženje volumena zahtijevaju potapanje predmeta u poznati volumen vode i mjerenje promjene razine vode. Ako se objekt uklapa u graduirani cilindar ili mjernu čašu, mjerenje možete pročitati izravno. Ako razina vode započne s 40 ml, a nakon potapanja predmeta promijeni se na 90 ml, volumen predmeta jednak je konačnom volumenu vode (90 ml) minus početni volumen vode (40 ml) ili 50 ml.

Ako se objekt ne uklapa u graduirani cilindar ili mjernu čašu, količinu istisnute vode možete izmjeriti na različite načine. Jedna metoda zahtijeva stavljanje posude u pladanj ili veću posudu. Unutarnja zdjela mora biti dovoljno velika da objekt u potpunosti potopi. Unutarnju posudu napunite potpuno vodom. Pažljivo, bez stvaranja valova ili prskanja, gurnite predmet u posudu, ostavljajući da se istjerana voda izlije u veću posudu ili ladicu. Uklonite unutarnju posudu vrlo pažljivo kako se ne bi izlila dodatna voda. Zatim izmjerite količinu vode u većoj zdjeli. Taj volumen jednak je volumenu predmeta.

Druga, možda praktičnija metoda, također koristi zdjelu. Zdjela mora biti dovoljno velika da u potpunosti potopi predmet bez prelijevanja. Započnite punjenjem posude s dovoljno vode da potpuno pokrije predmet. Prije dodavanja predmeta označite vodeni vod u posudi. Poput stupnjevanog cilindra, to označava početni volumen vode. Zatim dodajte objekt, pazeći da je objekt u potpunosti prekriven vodom. Označite ovaj vodni vod na posudi. Sada pažljivo izvadite predmet iz vode.

U ovom trenutku treba utvrditi promjenu volumena vode. Jedna metoda mjeri količinu vode koja je potrebna za podizanje razine vode od početne linije zapremnine do linije konačne količine. Ovaj volumen jednak je volumenu predmeta. Druga metoda mjeri količinu vode koja se koristi za punjenje posude do prve crte, a zatim mjeri količinu vode potrebne za punjenje posude do druge crte. Koristeći formulu konačni volumen minus početni volumen (v_f - v_ja) daje volumen predmeta. Ako je početni volumen vode jednak 900 ml vode, a konačni 1,250 ml, volumen predmeta je 1250 - 900 = 350 ml, što znači da je volumen predmeta jednak 350 cm³.

Jednom kada izmjerite masu i volumen predmeta, pronalaženje gustoće zahtijeva stavljanje mjerenja u formulu gustoće. Na primjer, ako je izmjerena masa jednaka 875 g, a izmjereni volumen 350 cm³, tada formula gustoće postaje:

2,50 grama po kubnim centimetrima, obično zapisano kao 2,50 g / cm³.