როგორ გამოვთვალოთ კომპოზიტური სიმკვრივე

მასა და სიმკვრივე - მოცულობასთან ერთად, კონცეფცია, რომელიც აკავშირებს ამ ორ რაოდენობას, ფიზიკურად და მათემატიკურად - ფიზიკური მეცნიერების ორი ფუნდამენტური ცნებაა. ამის მიუხედავად, და მიუხედავად იმისა, რომ მასა, სიმკვრივე, მოცულობა და წონა ყოველდღიურად მოიცავს უამრავ მილიონობით გაანგარიშებას მსოფლიოში, ბევრი ადამიანი ადვილად იბნევა ამ რაოდენობით.

​სიმჭიდროვე,რაც როგორც ფიზიკური, ისე ყოველდღიური თვალსაზრისით უბრალოდ აღნიშნავს რაღაცის კონცენტრაციას მოცემულ განსაზღვრულ სივრცეში, ჩვეულებრივ ნიშნავს "მასის სიმკვრივეს" და, ამრიგად,ნივთიერების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე. უამრავი არასწორი წარმოდგენა არსებობს სიმკვრივისა და წონის ურთიერთმიმართების შესახებ. ეს გასაგები და ადვილად გასარკვევია უმეტესობისთვის ისეთი მიმოხილვით, როგორიცაა ეს ერთი.

გარდა ამისა, კონცეფციაკომპოზიტური სიმკვრივემნიშვნელოვანია. მრავალი მასალა ბუნებრივად შედგება ან მზადდება ნარევისგან ან ელემენტებისგან ან სტრუქტურული მოლეკულებისგან, რომელთაგან თითოეული აქვს საკუთარი სიმკვრივე. თუ იცით ინდივიდუალური მასალების თანაფარდობა ერთმანეთთან ინტერესის საგანში და შეგიძლიათ მოძებნოთ ან წინააღმდეგ შემთხვევაში გაერკვიეთ მათი ინდივიდუალური სიმკვრივის მიხედვით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ მასალის კომპოზიციური სიმკვრივე, როგორც მთელი.

სიმკვრივეს ენიჭება ბერძნული ასო rho (ρ) და არის უბრალოდ მასის დაყოფილი მისი მთლიანი მოცულობის მიხედვით:

SI (სტანდარტული საერთაშორისო) ერთეულებია კგ / მ³, ვინაიდან კილოგრამები და მეტრი არის შესაბამისად SI ერთეული მასისა და გადაადგილებისთვის ("მანძილი"). ამასთან, რეალურ ცხოვრებაში ბევრ სიტუაციაში გრამი მილილიტრში ან გ / მლ უფრო მოსახერხებელი ერთეულია. ერთი მლ = 1 კუბური სანტიმეტრი (ჩ.კ.)

მოცემული მოცულობისა და მასის მქონე ობიექტის ფორმას გავლენა არ აქვს მის სიმკვრივეზე, თუნდაც ამან გავლენა მოახდინოს ობიექტის მექანიკურ თვისებებზე. ანალოგიურად, ერთი და იგივე ფორმის (და შესაბამისად მოცულობის) და მასის ორ ობიექტს ყოველთვის აქვს ერთი და იგივე სიმკვრივე, განურჩევლად იმისა, თუ როგორ ნაწილდება ეს მასა.

მასის მყარი სფერომდა რადიუსირთავისი მასით თანაბრად ვრცელდება მთელ სფეროში და მასის მყარი სფეროთიმდა რადიუსირმისი მასა კონცენტრირებულია თითქმის მთლიანად წვრილ გარეთა "გარსში" აქვს იგივე სიმკვრივე.

წყლის სიმკვრივე (H₂ო) ოთახის ტემპერატურაზე და ატმოსფერულ წნევაზე განისაზღვრება ზუსტად 1 გ / მლ (ან ეკვივალენტურად, 1 კგ / ლ).

ძველი საბერძნეთის დღეებში არქიმედემ საკმაოდ ეშმაკურად დაამტკიცა, რომ როდესაც საგანი წყალში (ან რაიმე სითხე), მის მიერ განცდილი ძალა ტოლია წყლის სიმძიმის დროზე გადაადგილებული წყლის მასას (ანუ წონის წონა) წყალი). ეს იწვევს მათემატიკურ გამოხატვას

სიტყვებით, ეს ნიშნავს, რომ განსხვავება ობიექტის გაზომულ მასასა და მის აშკარა მასას წყალში ჩაყოფისას, გაყოფილი სითხის სიმკვრივეზე, იძლევა ჩაძირული ობიექტის მოცულობას. ეს მოცულობა მარტივად ხვდება, როდესაც ობიექტი არის რეგულარული ფორმის ობიექტი, მაგალითად, სფერო, მაგრამ განტოლება გამოსადეგია უცნაური ფორმის ობიექტების მოცულობების გამოსათვლელად.

L არის 1000 cc = 1000 მლ. დედამიწის ზედაპირთან მიზიდულობის გამო დაჩქარებააგ= 9,80 მ / წმ².

რადგან 1 ლ = 1,000 ც / ს = (10 სმ 10 სმ × 10 სმ) = (0,1 მ × 0,1 მ × 0,1 მ) = 10^-3 მ³, კუბურ მეტრში არის 1000 ლიტრი. ეს ნიშნავს, რომ კუბის ფორმის უზომო კონტეინერი 1 მ თითოეულ მხარეს იტევს 1000 კგ = 2,204 ფუნტ წყალს, ტონაზე მეტს. გახსოვდეთ, მეტრი მხოლოდ სამი და მეოთხედი ფუტია; წყალი ალბათ "უფრო სქელია", ვიდრე გეგონათ!

ბუნების სამყაროს ობიექტთა უმეტესობას არათანაბრად აქვს გადანაწილებული მასა, რაც არ უნდა დაიჭიროს სივრცეში. საკუთარი სხეული არის მაგალითი; თქვენი მასის დადგენა შეგიძლიათ შედარებით მარტივად, ყოველდღიური მასშტაბის გამოყენებით, და თუ გქონდათ სწორი აღჭურვილობა შეუძლია განსაზღვროს თქვენი სხეულის მოცულობა წყალში ტუბში ჩაძირვით და არქიმედეს გამოყენებით. პრინციპი.

მაგრამ თქვენ იცით, რომ ზოგიერთი ნაწილი ბევრად უფრო მკვრივია, ვიდრე სხვები (ძვალი vs. ცხიმი, მაგალითად), ასე რომ არსებობსადგილობრივი ვარიაციასიმჭიდროვეში.

ზოგიერთ ობიექტს შეიძლება ჰქონდეს ერთგვაროვანი შემადგენლობა და, შესაბამისად,ერთგვაროვანი სიმკვრივემიუხედავად იმისა, რომ მზადდება ორი ან მეტი ელემენტისგან ან ნაერთისაგან. ეს შეიძლება ბუნებრივად მოხდეს გარკვეული პოლიმერების სახით, მაგრამ ეს შეიძლება იყოს სტრატეგიული წარმოების პროცესის შედეგი, მაგალითად, ნახშირბადის ბოჭკოვანი ველოსიპედის ჩარჩოები.

ეს ნიშნავს, რომ, ადამიანის სხეულის შემთხვევისგან განსხვავებით, მიიღებდით იგივე სიმკვრივის მასალის ნიმუშს, არ აქვს მნიშვნელობა, ობიექტში საიდან ამოიღეთ იგი და რამდენად მცირე იყო. რეცეპტების თვალსაზრისით, იგი "მთლიანად არის შერწყმული".

მარტივი მასის სიმკვრივეკომპოზიციური მასალები, ან ორი ან მეტი განსხვავებული მასალისგან დამზადებული მასალები, რომლებიც ცნობილია ინდივიდუალური სიმკვრივით, შეიძლება შემუშავდეს მარტივი პროცესის გამოყენებით.

1. იპოვნეთ ყველა ნაერთის (ან ელემენტის) სიმკვრივე ნარევში. ეს შეგიძლიათ იხილოთ ბევრ ონლაინ ცხრილში; იხილეთ რესურსები მაგალითისთვის.
2. თითოეული ელემენტის ან ნაერთის პროცენტილის წვლილი ნარევში გადაიყვანეთ ათობითი რიცხვზე (რიცხვი 0-დან 1-მდე) 100-ის გაყოფით.
3. გამრავლეთ თითოეული ათწილადი მისი შესაბამისი ნაერთის ან ელემენტის სიმკვრივით.
4. დაამატეთ პროდუქტები მე -3 ეტაპიდან. ეს იქნება ნარევის სიმკვრივე იმავე ერთეულებში, რომლებიც შერჩეულია დასაწყისში ან პრობლემაში.

მაგალითად, თქვით, რომ გეძლევათ 100 მლ სითხე, რომელიც არის 40 პროცენტი წყალი, 30 პროცენტი ვერცხლისწყალი და 30 პროცენტი ბენზინი. რა არის ნარევის სიმკვრივე?

თქვენ იცით, რომ წყლისთვის, ρ = 1.0 გ / მლ. ცხრილის მიხედვით, ხედავთ, რომ ρ = 13.5 გ / მლ მერკური და ρ = 0.66 გ / მლ ბენზინი. (ეს ჩანაწერს გახდის ძალიან ტოქსიკურ გამონაყარს.) ზემოთ მოცემული პროცედურის შესაბამისად:

მერკური წონის მაღალი სიმკვრივე ზრდის ნარევის საერთო სიმკვრივეს წყლის ან ბენზინის მასაზე მაღლა.

ზოგიერთ შემთხვევაში, წინა სიტუაციისგან განსხვავებით, როდესაც მხოლოდ ჭეშმარიტი სიმკვრივის ძიება ხდება, ნაწილაკების კომპოზიტებისთვის ნარევის წესი განსხვავებულს ნიშნავს. ეს არის საინჟინრო საზრუნავი, რომელიც უკავშირდება ხაზოვანი სტრუქტურის სტრესის საერთო წინააღმდეგობას, როგორიცაა სხივი მისი ინდივიდუალური წინააღმდეგობისბოჭკოვანიდამატრიცაშემადგენელი ნაწილები, რადგან ამგვარი ობიექტები ხშირად სტრატეგიულად არის შემუშავებული, რათა შეესაბამებოდეს გარკვეულ დატვირთულ დატვირთვას.

ეს ხშირად გამოიხატება იმ პარამეტრის თვალსაზრისით, რომელიც ცნობილია როგორცელასტიური მოდულიე​(ასევე მოუწოდაიანგის მოდულიანელასტიურობის მოდული). კომპოზიციური მასალების ელასტიური მოდულის გაანგარიშება ალგებრული თვალსაზრისით საკმაოდ მარტივია. პირველი, მოძებნეთ ინდივიდუალური ღირებულებებიეიმ ცხრილში, როგორიცაა რესურსები. ტომებითვცნობილია თითოეული კომპონენტის არჩეული ნიმუში, გამოიყენეთ ურთიერთობა

სადე_გარის ნარევისა და ხელმოწერების მოდულივდამმიმართეთ შესაბამისად ბოჭკოს და მატრიცის კომპონენტებს.

• ეს ურთიერთობა ასევე შეიძლება გამოიხატოს, როგორც (ვ_მ + V​_​ვ​ ) = 1 ანვ​_​მ​ = (1 - ​ვ_ვ​ ).