複合密度の計算方法

質量と密度は、体積とともに、これら2つの量を物理的および数学的にリンクする概念であり、物理科学の最も基本的な概念の2つです。 それにもかかわらず、質量、密度、体積、および重量はそれぞれ、世界中で毎日数え切れないほどの数百万の計算に関与していますが、多くの人々はこれらの量に簡単に混乱します。

​密度、これは、物理的および日常的な用語の両方で、特定の定義された空間内の何かの集中を単に指し、通常は「質量密度」を意味し、したがって、単位体積あたりの物質量. 密度と重量の関係については、多くの誤解があります。 これらは理解可能であり、このようなレビューでほとんどの人が簡単に片付けることができます。

さらに、の概念複合密度は重要。 多くの材料は、自然に、それぞれが独自の密度を持つ混合物、要素、または構造分子で構成されているか、それらから製造されています。 関心のあるアイテムの個々の材料の相互の比率を知っていて、調べることができる場合、または それ以外の場合は、個々の密度を計算し、材料の複合密度を次のように決定できます。 全体。

密度にはギリシャ文字のrho（ρ）が割り当てられ、単に何かの質量をその総体積で割ったものです。

SI（標準国際）単位はkg / m³、キログラムとメートルはそれぞれ質量と変位（「距離」）の基本SI単位であるため。 ただし、実際の多くの状況では、1ミリリットルあたりのグラム数（g / mL）の方が便利な単位です。 1 mL = 1立方センチメートル（cc）。

特定の体積と質量を持つオブジェクトの形状は、オブジェクトの機械的特性に影響を与える可能性がある場合でも、密度には影響しません。 同様に、同じ形状（したがって体積）と質量の2つのオブジェクトは、その質量がどのように分布しているかに関係なく、常に同じ密度を持ちます。

固体の質量球Mと半径Rその質量は球全体に均等に広がり、質量の固体球Mと半径R質量がほぼ完全に薄い外側の「シェル」に集中しているため、密度は同じです。

水の密度（H₂O）室温および大気圧で、正確に1 g / mL（または同等に1 kg / L）と定義されます。

古代ギリシャの時代、アルキメデスは、物体が水に沈められたとき（または 流体）、それが経験する力は、押しのけられた水の質量に重力を掛けたものに等しい（つまり、 水）。 これは数式につながります

つまり、これは、物体の測定された質量と水中での見かけの質量の差を流体の密度で割ると、水中の物体の体積が得られることを意味します。 この体積は、オブジェクトが球などの規則的な形状のオブジェクトである場合に簡単に識別できますが、この方程式は、奇妙な形状のオブジェクトの体積を計算するのに役立ちます。

ALは1000cc = 1,000mLです。 地球の表面近くの重力による加速度はg= 9.80 m / s².

1 L = 1,000 cc =（10cm×10cm×10cm）=（0.1m×0.1m×0.1m）= 10^-3 m³、1立方メートルに1,000リットルあります。 これは、片側1mの質量のない立方体のコンテナが1トンを超える1,000kg = 2,204ポンドの水を保持できることを意味します。 メートルはわずか約3.5フィートであることを忘れないでください。 水はおそらくあなたが思っていたよりも「厚い」です！

自然界のほとんどのオブジェクトは、それらが占めるスペースに関係なく、その質量が不均等に広がっています。 あなた自身の体は一例です。 あなたは毎日のスケールを使用して比較的簡単にあなたの質量を決定することができます、そしてあなたが適切な機器を持っていればあなたは 浴槽に身を沈め、アルキメデスを使用することで、体の体積を決定できます。 原理。

しかし、一部のパーツは他のパーツよりもはるかに密度が高いことをご存知でしょう（ボーンと 脂肪など）なので、局所変動密度で。

一部のオブジェクトは均一な構成を持っている可能性があり、したがって一様密度、2つ以上の元素または化合物でできているにもかかわらず。 これは特定のポリマーの形で自然に発生する可能性がありますが、炭素繊維の自転車フレームなどの戦略的な製造プロセスの結果である可能性があります。

これは、人体の場合とは異なり、オブジェクトのどこから抽出したか、またはそれがどれほど小さいかに関係なく、同じ密度の材料のサンプルを取得することを意味します。 レシピ用語では、「完全にブレンド」されています。

の単純な質量密度複合材料、または既知の個々の密度を持つ2つ以上の異なる材料から作られた材料は、簡単なプロセスを使用して作成できます。

1. 混合物中のすべての化合物（または元素）の密度を見つけます。 これらは多くのオンラインテーブルで見つけることができます。 例については、「参考文献」を参照してください。
2. 混合物に対する各元素または化合物のパーセンタイルの寄与を、100で割って10進数（0から1までの数値）に変換します。
3. 各小数に、対応する化合物または要素の密度を掛けます。
4. 手順3の製品を追加します。 これは、開始時または問題時に選択された同じ単位での混合物の密度になります。

たとえば、40％の水、30％の水銀、30％のガソリンである100mLの液体が与えられたとします。 混合物の密度はどれくらいですか？

水の場合、ρ= 1.0 g / mLであることがわかります。 表を参照すると、水銀の場合はρ= 13.5 g / mL、ガソリンの場合はρ= 0.66 g / mLであることがわかります。 （これは、記録のために、非常に有毒な調合になります。）上記の手順に従います。

高密度の水銀の寄与により、混合物の全体的な密度が水やガソリンの密度をはるかに上回ります。

場合によっては、真の密度のみが求められる以前の状況とは対照的に、粒子複合材料の混合規則は何か異なることを意味します。 梁などの線形構造の応力に対する全体的な抵抗を、その個々の抵抗に関連付けることは、工学的な懸念事項です。ファイバそしてマトリックスそのようなオブジェクトは、特定の耐荷重要件に準拠するように戦略的に設計されることが多いため、構成要素。

これは多くの場合、として知られているパラメータの観点から表現されます弾性率E​（とも呼ばれているヤング率、 または弾性率). 複合材料の弾性率の計算は、代数的観点から非常に簡単です。 まず、の個々の値を調べますEリソースにあるようなテーブルのの。 ボリュームでV既知の選択されたサンプルの各コンポーネントの関係を使用します

どこE_C混合物と下付き文字の係数ですFそしてMそれぞれ繊維とマトリックスのコンポーネントを参照してください。

• この関係は、次のように表すこともできます（V_M + V​_​F​ ）= 1またはV​_​M​ = (1 - ​V_F​ ).