Kaip apskaičiuoti sudėtinį tankį

Masė ir tankis, kartu su apimtimi, sąvoka, jungianti šiuos du dydžius, fiziškai ir matematiškai, yra dvi pagrindinės fizikos mokslo sąvokos. Nepaisant to, ir nors kiekvieną dieną visame pasaulyje atliekami nesuskaičiuojami milijonai skaičiavimų, kiekviena masė, tankis, tūris ir svoris, daugelį žmonių lengvai supainioja šie kiekiai.

​Tankis,kuris tiek fizine, tiek kasdienine prasme tiesiog reiškia kažko koncentraciją tam tikroje apibrėžtoje erdvėje, paprastai reiškia „masės tankį“, taigi jis reiškiamedžiagos kiekis tūrio vienete. Daugybė klaidingų nuomonių apie tankio ir svorio santykį. Tai daugeliui suprantama ir lengvai išsiaiškinama peržiūrint tokią apžvalgą.

Be to, sąvokasudėtinis tankisyra svarbu. Daugelis medžiagų natūraliai susideda arba yra pagamintos iš mišinio, elementų ar struktūrinių molekulių, kurių kiekvienas turi savo tankį. Jei žinote atskirų medžiagų tarpusavio santykį dominančiame elemente ir galite ieškoti arba kitaip išsiaiškinkite jų individualų tankį, tada galite nustatyti sudėtinį medžiagos tankį kaip visas.

Tankis priskiriamas graikų raidei rho (ρ) ir yra tiesiog kažko masė, padalyta iš bendro tūrio:

SI (standartiniai tarptautiniai) vienetai yra kg / m³, nes kilogramai ir metrai yra pagrindiniai masės ir poslinkio („atstumo“) SI vienetai. Tačiau daugelyje realių situacijų gramai mililitre arba g / ml yra patogesnis vienetas. Vienas ml = 1 kubinis centimetras (cc).

Tam tikro tūrio ir masės objekto forma neturi įtakos jo tankiui, net jei tai gali turėti įtakos objekto mechaninėms savybėms. Panašiai du tos pačios formos (taigi ir tūrio) ir masės objektai visada turi tą patį tankį, nepaisant to, kaip ta masė pasiskirsto.

Kieta masės sferaMir spindulysRjo masė tolygiai pasiskirstė visoje sferoje ir vientisa masės sferaMir spindulysRkurio masė beveik visiškai sutelkta į ploną išorinį „apvalkalą“, turi tą patį tankį.

Vandens tankis (H₂O) kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje apibrėžiamas kaip tiksliai 1 g / ml (arba lygiavertis, 1 kg / l).

Senovės Graikijos laikais Archimedas gana išradingai įrodė, kad kai daiktas panardinamas į vandenį (ar bet kurį skystis), jo patiriama jėga lygi išstumto vandens masei ir gravitacijai (t. y vanduo). Tai veda į matematinę išraišką

Žodžiu, tai reiškia, kad skirtumas tarp išmatuotos objekto masės ir matomos jo panardintos masės, padalijus iš skysčio tankio, suteikia panardinto objekto tūrį. Šis tūris lengvai atpažįstamas, kai objektas yra taisyklingos formos objektas, pavyzdžiui, rutulys, tačiau lygtis praverčia apskaičiuojant keistos formos objektų tūrį.

L yra 1000 cc = 1000 ml. Greitis dėl gravitacijos šalia Žemės paviršiaus yrag= 9,80 m / s².

Nes 1 L = 1 000 cc = (10 cm × 10 cm × 10 cm) = (0,1 m × 0,1 m × 0,1 m) = 10^-3 m³, kubiniame metre yra 1 000 litrų. Tai reiškia, kad be masės kubo formos talpykloje, esančioje 1 m iš kiekvienos pusės, tilptų 1 000 kg = 2 204 svarai vandens, viršijantis toną. Atminkite, kad metras yra tik apie tris ir ketvirtį pėdų; vanduo yra galbūt „tirštesnis“, nei jūs manėte!

Daugumos gamtos pasaulio objektų masė nevienodai pasiskirsto bet kurioje erdvėje, kurią jie užima. Jūsų pačių kūnas yra pavyzdys; Galite palyginti lengvai nustatyti savo masę naudodamiesi kasdienėmis svarstyklėmis, o jei turite tinkamą įrangą galėtų nustatyti savo kūno tūrį panardindamas į vandens vonelę ir panaudodamas Archimedo principas.

Bet jūs žinote, kad kai kurios dalys yra daug tankesnės nei kitos (kaulas vs. pvz., riebalai), taigi yralokali variacijatankyje.

Kai kurių objektų sudėtis gali būti vienoda, taigivienodas tankis, nepaisant to, kad yra pagaminti iš dviejų ar daugiau elementų ar junginių. Tai natūraliai gali atsirasti tam tikrų polimerų pavidalu, tačiau greičiausiai tai yra strateginio gamybos proceso, pvz., Anglies pluošto dviračių rėmų, pasekmė.

Tai reiškia, kad skirtingai nei žmogaus kūno atveju, jūs gautumėte tokio paties tankio medžiagos pavyzdį, nesvarbu, iš kurio objekto jūs jį ištraukėte ar koks mažas jis buvo. Receptų prasme jis yra „visiškai sumaišytas“.

Paprastas masės tankiskompozicinės medžiagosarba medžiagas, pagamintas iš dviejų ar daugiau skirtingų medžiagų, kurių individualus tankis yra žinomas, galima paruošti paprastu procesu.

1. Raskite visų junginių (arba elementų) tankius mišinyje. Tai galima rasti daugelyje internetinių lentelių; žr. išteklių pavyzdį.
2. Kiekvieno elemento ar junginio procentilio indėlį į mišinį paverskite dešimtainiu skaičiumi (skaičiumi nuo 0 iki 1), padalydami iš 100.
3. Padauginkite kiekvieną dešimtainį skaičių iš atitinkamo junginio ar elemento tankio.
4. Suberkite 3 žingsnio produktus. Tai bus mišinio tankis tuose pačiuose vienetuose, kurie buvo pasirinkti pradžioje, arba problema.

Pavyzdžiui, tarkime, kad jums duodama 100 ml skysčio, kuriame yra 40 proc. Vandens, 30 proc. Gyvsidabrio ir 30 proc. Benzino. Koks mišinio tankis?

Jūs žinote, kad vandeniui ρ = ​​1,0 g / ml. Peržiūrėję lentelę pastebėsite, kad ρ = 13,5 g / ml gyvsidabriui ir ρ = 0,66 g / ml benzinui. (Tai būtų labai nuodingas išvirimas, užfiksuotas.) Laikykitės pirmiau aprašytos procedūros:

Didelis gyvsidabrio indo tankis padidina bendrą mišinio tankį, gerokai viršijantį vandens ar benzino tankį.

Kai kuriais atvejais, priešingai nei ankstesnėje situacijoje, kai siekiama tikro tankio, dalelių kompozitų mišinio taisyklė reiškia ką kita. Tai yra inžinerinis rūpestis, siejantis bendrą linijinės konstrukcijos, tokios kaip pluoštas, atsparumą įtempiui su jos individo atsparumupluoštasirmatricasudedamosios dalys, nes tokie objektai dažnai yra strategiškai sukonstruoti taip, kad atitiktų tam tikrus nešančiųjų reikalavimus.

Tai dažnai išreiškiama parametru, žinomu kaiptamprumo modulisE​(taip pat vadinamaJauno modulis, arbatamprumo modulis). Kompozicinių medžiagų elastingumo modulio apskaičiavimas yra gana paprastas algebriniu požiūriu. Pirmiausia ieškokite atskirų vertybiųElentelėje, pavyzdžiui, ištekliuose. Su tomaisVkiekvieno žinomo pasirinkto mėginio komponento naudokite ryšį

KurE_Cyra mišinio ir abonentų modulisFirMatitinkamai nurodyti pluošto ir matricos komponentus.

• Šiuos santykius taip pat galima išreikšti kaip (V_M + V.​_​F​ ) = 1 arbaV​_​M​ = (1 - ​V_F​ ).