복합 밀도를 계산하는 방법

질량과 밀도 – 부피와 함께이 두 양을 물리적으로, 수학적으로 연결하는 개념은 물리 과학에서 가장 기본적인 개념 중 두 가지입니다. 그럼에도 불구하고 질량, 밀도, 부피 및 무게가 매일 전 세계적으로 수백만 건의 계산에 관여하지만 많은 사람들이 이러한 양에 쉽게 혼동됩니다.

​밀도,이것은 물리적 용어와 일상 용어 모두에서 단순히 주어진 정의 된 공간 내에서 무언가의 집중을 의미하며, 일반적으로 "질량 밀도"를 의미합니다.단위 부피당 물질의 양. 밀도와 무게의 관계에 대해 많은 오해가 있습니다. 이것들은 이해하기 쉽고 이것과 같은 리뷰를 통해 대부분 쉽게 정리할 수 있습니다.

또한복합 밀도중요하다. 많은 재료는 자연적으로 각각 고유 한 밀도를 가진 혼합물 또는 요소 또는 구조 분자로 구성되거나 그로부터 제조됩니다. 관심 항목에서 개별 소재의 비율을 알고 있으면 조회하거나 그렇지 않으면 개별 밀도를 파악한 다음 재료의 복합 밀도를 다음과 같이 결정할 수 있습니다. 전체.

밀도는 그리스 문자 rho (ρ)로 지정되며 단순히 질량을 총 부피로 나눈 값입니다.

SI (표준 국제) 단위는 kg / m입니다.³, 킬로그램과 미터는 각각 질량 및 변위 ( "거리")의 기본 SI 단위이기 때문입니다. 그러나 많은 실제 상황에서 밀리 리터당 그램 (g / mL)이 더 편리한 단위입니다. 1 mL = 1 입방 센티미터 (cc).

주어진 부피와 질량을 가진 물체의 모양은 물체의 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있더라도 밀도에 영향을 미치지 않습니다. 비슷하게, 같은 모양 (따라서 부피)과 질량의 두 물체는 그 질량이 어떻게 분포되어 있는지에 관계없이 항상 같은 밀도를 갖습니다.

단단한 질량 구체미디엄및 반경아르 자형질량이 구체 전체에 고르게 퍼지고 단단한 질량 구체미디엄및 반경아르 자형그 질량은 거의 전적으로 얇은 외부 "쉘"에 집중되어 밀도가 동일합니다.

물의 밀도 (H₂O) 실온 및 대기압에서 정확히 1g / mL (또는 동등하게 1kg / L)로 정의됩니다.

고대 그리스 시대에 아르키메데스는 물체가 물에 잠길 때 (또는 유체), 그것이 경험하는 힘은 변위 된 물의 질량에 중력을 곱한 것과 같습니다 (즉, 물). 이것은 수학적 표현으로 이어집니다

즉, 물체의 측정 된 질량과 물에 잠겼을 때의 겉보기 질량의 차이를 유체의 밀도로 나눈 값이 물에 잠긴 물체의 부피를 나타냅니다. 이 부피는 물체가 구형과 같은 규칙적인 모양의 물체 일 때 쉽게 식별 할 수 있지만, 방정식은 이상한 모양의 물체의 부피를 계산하는 데 유용합니다.

A L은 1000cc = 1,000mL입니다. 지구 표면 근처의 중력으로 인한 가속도는지= 9.80m / s².

1L = 1,000cc = (10cm × 10cm × 10cm) = (0.1m × 0.1m × 0.1m) = 10이기 때문에^-3 미디엄³, 입방 미터는 1,000 리터입니다. 즉, 각면에 1m의 질량이없는 입방체 모양의 용기는 1 톤을 초과하는 1,000kg = 2,204 파운드의 물을 담을 수 있습니다. 미터는 약 3/4 피트에 불과합니다. 물은 아마도 당신이 생각했던 것보다 "두꺼울 것"입니다!

자연 세계의 대부분의 물체는 그들이 차지하는 공간에 관계없이 질량이 불균등하게 퍼져 있습니다. 당신 자신의 몸이 한 예입니다. 일상적인 척도를 사용하여 상대적으로 쉽게 질량을 결정할 수 있으며 올바른 장비가 있다면 물통에 몸을 담그고 아르키메데스를 사용하여 몸의 부피를 결정할 수 있습니다. 원리.

그러나 일부 부품은 다른 부품보다 훨씬 더 조밀하다는 것을 알고 있습니다 (뼈 대 예를 들어 지방), 그래서지역 변형밀도.

일부 개체는 균일 한 구성을 가질 수 있으므로균일 한 밀도, 둘 이상의 원소 또는 화합물로 만들어 졌음에도 불구하고. 이는 특정 폴리머의 형태로 자연적으로 발생할 수 있지만 탄소 섬유 자전거 프레임과 같은 전략적 제조 공정의 결과 일 가능성이 높습니다.

즉, 인체의 경우와 달리 추출한 물체의 위치 나 크기에 관계없이 동일한 밀도의 재료 샘플을 얻을 수 있습니다. 레시피 용어로는 "완전히 혼합"됩니다.

단순 질량 밀도복합 재료또는 개별 밀도가 알려진 둘 이상의 별개의 재료로 만들어진 재료는 간단한 프로세스를 사용하여 작업 할 수 있습니다.

1. 혼합물에있는 모든 화합물 (또는 원소)의 밀도를 찾으십시오. 이는 많은 온라인 테이블에서 찾을 수 있습니다. 예제는 리소스를 참조하십시오.
2. 혼합물에 대한 각 요소 또는 화합물의 백분위 수 기여도를 100으로 나누어 10 진수 (0과 1 사이의 숫자)로 변환합니다.
3. 각 소수에 해당 화합물 또는 요소의 밀도를 곱하십시오.
4. 3 단계의 제품을 함께 추가합니다. 이것은 시작 또는 문제에서 선택한 동일한 단위의 혼합물 밀도입니다.

예를 들어 물 40 %, 수은 30 %, 가솔린 30 % 인 액체 100mL를 받았다고 가정 해 보겠습니다. 혼합물의 밀도는 얼마입니까?

물의 경우 ρ = 1.0g / mL입니다. 표를 보면 수은의 경우 ρ = 13.5 g / mL, 휘발유의 경우 ρ = 0.66 g / mL임을 알 수 있습니다. (이것은 기록을 위해 매우 유독 한 혼합물을 만들 것입니다.) 위의 절차를 따르십시오.

높은 밀도의 수은 기여는 혼합물의 전체 밀도를 물이나 가솔린보다 훨씬 더 높입니다.

어떤 경우에는 실제 밀도 만 추구하는 이전 상황과 달리 입자 복합재의 혼합 규칙은 다른 것을 의미합니다. 빔과 같은 선형 구조의 응력에 대한 전반적인 저항을 개인의 저항과 관련시키는 것은 엔지니어링 문제입니다.섬유과매트릭스이러한 객체와 같은 구성 요소는 종종 특정 하중지지 요구 사항을 준수하도록 전략적으로 설계됩니다.

이것은 종종 다음과 같은 매개 변수로 표현됩니다.탄성 계수이자형​(또는영 계수, 아니면 그탄성 계수). 복합 재료의 탄성 계수 계산은 대수적 관점에서 매우 간단합니다. 먼저, 개별 값을 찾습니다.이자형리소스에있는 것과 같은 테이블에서의. 볼륨으로V알려진 선택된 샘플의 각 구성 요소의 관계를 사용하십시오.

어디이자형_씨혼합물과 아래 첨자의 계수입니다.에프과미디엄각각 섬유 및 매트릭스 구성 요소를 참조하십시오.

• 이 관계는 (V_미디엄 + V​_​에프​ ) = 1 또는V​_{​미디엄​} = (1 - ​V_에프​ ).