כיצד להסביר צפיפות

צפיפות היא מאפיין פיזי של אובייקט המשלב את החלל שאובייקט תופס וכמות החומר הקיימת באובייקט. מתמטית, צפיפות מוגדרת כמסה של אובייקט חלקי נפחו. צפיפות היא מושג חשוב בפיזיקה ויש לו יישומים רבים מדי יום, כגון הסבר מדוע הקרח במשקה שלך צף. האופן שבו אתה מתקשר עם המושג תלוי במידה מסוימת בגיל ורמת ההשכלה של הקהל שלך, אך ישנן כמה דרכים לגשת להסבר על צפיפות.

על מנת להבין את הצפיפות, חשוב להבין תחילה את התכונות הפיזיקליות של הרכיב המרכיבות את הצפיפות. מסה היא כמות החומר הקיימת באובייקט. לעתים קרובות הוא מבולבל עם משקל, המהווה מדידה קשורה להשפעות הכבידה על מסת האובייקט. מסה, בעוד שהיא נמדדת בסולם, מייצגת את סך האטומים הנוכחים. נפח הוא המרחב שאובייקט או חומר תופס. עבור תיבה, הנפח יחושב כרוחב כפול עומק וגובה. עבור אובייקטים לא סדירים, החישובים מסתבכים יותר.

אף על פי שספקו באותנטיותו, סיפורו של ארכימדס הוא דרך משעשעת להכניס צפיפות. ארכימדס נשכר כדי לקבוע אם כתר היה זהב טהור או זהב מעורבב בכסף. בזמן האמבטיה, ארכימדס שם לב שמסת גופו ונפחו עקרו מים. הוא קרא "יוריקה!" וניסה לטבול מסות שוות של זהב וכסף של במים. הכסף עקר יותר מים מכיוון שהיה פחות צפוף. לאחר מכן הוא הלך למלך והשווה את הכתר לחתיכת זהב טהור במשקל שווה. הכתר העקיר יותר מים מזהב טהור, ולכן היה הונאה.

ניתן להסביר צפיפות גם בניסוי מחשבה. דמיין מעלית עם אדם אחד עליה. המעלית עולה כמה קומות ואוספת עוד שני אנשים. כשהוא עולה לראש הבניין, יותר ויותר אנשים עולים למעלית עד שהיא צפופה מאוד בחמישה עשר אנשים. החלל בתוך קרון המעלית, נפחו, לעולם אינו גדל. כשכל אדם חדש עולה, המסה הכוללת במעלית גוברת והמרווח בין האנשים הולך וקטן, כמו האטומים באובייקט בצפיפות גבוהה. צפיפות המעלית הופכת גדולה יותר ככל שהיא עולה ואוספת אנשים בניסוי המחשבה שלנו.

דרך חזותית להסביר צפיפות היא על ידי בחינת אובייקט צף. קרח או חתיכת פקק צפים בכוס מים. אתה יכול להתחיל בבקשה מהקהל שלך לשקול מדוע עצמים מסוימים צפים וחפצים אחרים שוקעים. התשובה, כמובן, היא צפיפות. כוח המשיכה מושך את כל האובייקטים, וחפצים מוצקים שהם צפופים יותר מהנוזל בו הם תלויים ימשכו דרך הנוזל הזה לעבר הקרקע, כלומר הם ישקעו. לעומת זאת, אם צפיפות אובייקט מוצק קטנה מהנוזל, הנוזל יתמוך בו וכוח הכובד לא יספיק בכדי לגרום לו לשקוע.