Hogyan lehet kiszámítani a sűrűséget a víz elmozdulásával

Archimédész a sűrűség megállapításának módszerét a vízkiszorítás alkalmazásával hozta létre. Felfedezésének egyik története magában foglalja a király aranykoronáját, egy esetlegesen burkolózó ékszerészeket és egy fürdőkádat. Igaz vagy sem, a történet egyik vagy másik változatban fennmarad Archimedes felfedezésének fontossága miatt, és nem azért, hogy az ékszerész valóban megpróbálta-e megcsalni a királyt.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

A sűrűség kiszámításához a D = m ÷ v képletet használjuk, ahol D jelentése sűrűség, m tömeg és v térfogatot jelent. Keresse meg a tömeget az egyensúlyi skála segítségével, és használja a vízkiszorítást a szabálytalan tárgyak térfogatának meghatározásához. A vízkiszorítás azért működik, mert a vízbe merített tárgy által kiszorított vízmennyiség megegyezik a tárgy térfogatával. Ha egy beosztott hengerbe merített tárgy a vízszintet 40 milliliterről 90 milliliterre emeli, az 50 milliméteres térfogatváltozás megegyezik az objektum köbcentiméterben kifejezett térfogatával.

Minden anyagnak van tömege és helyet foglal. A sűrűség, egy számított érték méri az anyag mennyiségét egy térben. Az anyag sűrűségének kiszámításához keresse meg a tárgy tömegét és térfogatát. Számítsa ki az objektum sűrűségét a képlet segítségével: a sűrűség egyenlő a tömeg és a térfogat arányával:

A tömeg megtalálása mérlegskála használatát igényli. A legtöbb tömegmérleg egyensúlyba hozza az ismeretlen tárgyat egy ismert tömeggel. Ilyenek például a hármasnyaláb-mérlegek és a valódi mérlegek, például a vizsgálati irodában alkalmazott klasszikus skála. Elektronikus mérlegek tömegmérlegként is felállíthatók. A fürdőszobai mérleg, eltekintve a szükséges pontosság hiányától, a súlyt, nem pedig a tömeget méri. A tömeg a tárgyban lévő anyag mennyiségét méri, míg a tömeg a gravitáció húzását egy tárgy tömegén.

A szabályos geometriai objektumok térfogatának megtalálása standard képleteket használ. Egy doboz térfogata megegyezik például a hosszúság, a szélesség és a magasság szorzatával. Nem minden objektum felel meg egy képletnek. Ezeknél a szabálytalan alakú tárgyaknál használja a vízkiszorítási módszert az objektum térfogatának meghatározásához.

A vízkiszorítás a víz egy bizonyos tulajdonságát használja: 1 milliliter (rövidítve ml) víz 1 köbcentimétert (cm³) tér vagy térfogat, ha a víz normál hőmérsékleten (0 ° C) és nyomáson (1 atmoszféra) van. A vízbe teljesen elmerült tárgy kiszorítja vagy ellensúlyozza a tárgy térfogatával megegyező vízmennyiséget. Tehát, ha egy tárgy 62 ml vizet kiszorít, a tárgy térfogata 62 cm³.

A vízkiszorítás felhasználásával a térfogat megtalálásához meg kell ismételni az objektumot ismert vízmennyiségben, és meg kell mérni a vízszint változását. Ha az objektum beilleszkedik egy osztott hengerbe vagy egy mérőpohárba, akkor a mérést közvetlenül leolvashatja. Ha a vízszint 40 ml-nél kezdődik és a tárgy víz alá merülése után 90 ml-re változik, a tárgy térfogata megegyezik a végső vízmennyiséggel (90 ml) mínusz a kezdeti vízmennyiséggel (40 ml) vagy 50 ml-rel.

Ha az objektum nem fér be egy beosztásos hengerbe vagy mérőpohárba, akkor különböző módon mérheti a kiszorított víz mennyiségét. Az egyik módszer szerint egy tálat egy tálcába vagy egy nagyobb tálba kell helyezni. A belső tálnak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy teljesen elárassza a tárgyat. Töltse meg a belső tálat teljesen vízzel. Óvatosan, hullámok keletkezése vagy fröccsenés nélkül csúsztassa a tárgyat a tálba, és hagyja, hogy a kiszorított víz a nagyobb tálba vagy tálcába öntsön. Nagyon óvatosan távolítsa el a belső tálat, hogy ne kerüljön ki víz. Ezután mérje meg a nagyobb edény vízmennyiségét. Ez a térfogat megegyezik az objektum térfogatával.

A második, talán praktikusabb módszer szintén egy tálat használ. A tálnak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a tárgyat teljesen elárassza anélkül, hogy túlcsordulna. Kezdje azzal, hogy a tálat annyi vízzel tölti meg, hogy teljesen ellepje a tárgyat. A tárgy hozzáadása előtt jelölje meg a vízvezetéket a tálban. A beosztott hengerhez hasonlóan ez is jelzi a kezdeti vízmennyiséget. Ezután adja hozzá az objektumot, ügyelve arra, hogy az objektumot teljesen ellepje a víz. Jelölje meg ezt a vízvonalat a tálon. Most óvatosan távolítsa el a tárgyat a vízből.

Ezen a ponton meg kell határozni a vízmennyiség változását. Az egyik módszer méri a vízmennyiséget, amely szükséges a vízszint emeléséhez a kezdeti térfogatvonalról a végső térfogatvonalra. Ez a térfogat megegyezik az objektum térfogatával. A második módszer az edény első vonaláig való feltöltéséhez használt vízmennyiséget méri, majd a második vonalig az edény megtöltéséhez szükséges vízmennyiséget méri. A végső térfogat és a kezdeti térfogat (v_f - v_én) megadja az objektum térfogatát. Ha a kezdeti vízmennyiség 900 ml víz, a végső vízmennyiség pedig 1250 ml, a tárgy térfogata 1250–900 = 350 ml, vagyis a tárgy térfogata 350 cm³.

Miután megmérte egy tárgy tömegét és térfogatát, a sűrűség megkereséséhez meg kell adni a méréseket a sűrűség képletébe. Például, ha a mért tömeg 875 g, a mért térfogat pedig 350 cm³, akkor a sűrűség képlete:

2,50 gramm / köbcentiméter, általában 2,50 g / cm-nek írva³.