Kā aprēķināt salikto blīvumu

Masa un blīvums - kopā ar apjomu - jēdziens, kas fiziski un matemātiski saista šos divus lielumus, ir divi no fundamentālākajiem fizikas zinātnes jēdzieniem. Neskatoties uz to, un, lai arī katru dienu masa, blīvums, tilpums un svars ir iesaistīti neskaitāmos miljonos aprēķinu visā pasaulē, daudzi cilvēki viegli sajaucas ar šiem daudzumiem.

​Blīvums,kas gan fiziskā, gan ikdienas ziņā vienkārši attiecas uz kaut kā koncentrāciju noteiktā noteiktā telpā, parasti nozīmē "masas blīvumu", un tādējādi tas attiecas uzvielas daudzums uz tilpuma vienību. Par blīvuma un svara attiecībām ir daudz nepareizu priekšstatu. Tie ir saprotami un viegli noskaidrojami lielākajai daļai ar tādu pārskatu kā šis.

Turklāt jēdzienssaliktais blīvumsir svarīgi. Daudzi materiāli dabiski sastāv no maisījuma vai elementiem vai strukturālām molekulām vai ir izgatavoti no tiem, katram no tiem ir savs blīvums. Ja jūs zināt atsevišķu materiālu attiecību savā starpā interesējošajā priekšmetā un varat meklēt vai pretējā gadījumā noskaidrojiet to individuālos blīvumus, tad jūs varat noteikt materiāla salikto blīvumu kā veselums.

Blīvumam tiek piešķirts grieķu burts rho (ρ), un tas ir vienkārši kaut kas, dalīts ar tā kopējo tilpumu:

SI (starptautiskā standarta) vienības ir kg / m³, jo kilogrami un metri ir attiecīgi SI masas un pārvietošanās ("attāluma") vienības. Tomēr daudzās reālās situācijās grami uz mililitru vai g / ml ir ērtāka vienība. Viens ml = 1 kubikcentimetrs (cc).

Objekta forma ar noteiktu tilpumu un masu neietekmē tā blīvumu, pat ja tas var ietekmēt objekta mehāniskās īpašības. Līdzīgi diviem vienādas formas (un līdz ar to tilpuma) un masas objektiem vienmēr ir vienāds blīvums neatkarīgi no tā, kā šī masa tiek sadalīta.

Cieta masas sfēraMun rādiussRtā masa vienmērīgi izkliedēta visā sfērā un cietā masas sfērāMun rādiussRar tā masu, kas gandrīz pilnībā koncentrēta plānā ārējā "apvalkā", ir vienāds blīvums.

Ūdens blīvums (H₂O) istabas temperatūrā un atmosfēras spiedienā ir noteikts tieši 1 g / ml (vai ekvivalents, 1 kg / l).

Senās Grieķijas laikos Arhimēds diezgan atjautīgi pierādīja, ka tad, kad objekts ir iegremdēts ūdenī (vai kādā citā šķidrums), tā piedzīvotais spēks ir vienāds ar pārvietotā ūdens masu un gravitācijas reizēm (t. i., ar šķidruma svaru) ūdens). Tas noved pie matemātiskās izteiksmes

Vārdos tas nozīmē, ka starpība starp objekta izmērīto masu un tā šķietamo masu, kas iegremdēta, dalot ar šķidruma blīvumu, dod iegremdētā objekta tilpumu. Šis apjoms ir viegli pamanāms, ja objekts ir regulāras formas objekts, piemēram, sfēra, taču vienādojums ir noderīgs, lai aprēķinātu dīvainas formas objektu apjomus.

L ir 1000 cc = 1000 ml. Paātrinājums gravitācijas dēļ pie Zemes virsmas irg= 9,80 m / s².

Jo 1 L = 1000 cc = (10 cm × 10 cm × 10 cm) = (0,1 m × 0,1 m × 0,1 m) = 10^-3 m³, kubikmetrā ir 1000 litri. Tas nozīmē, ka bezmasa kuba formas trauks, kas atrodas 1 m katrā pusē, varētu saturēt 1000 kg = 2204 mārciņas ūdens, kas pārsniedz tonnu. Atcerieties, ka metrs ir tikai apmēram trīs un ceturtdaļa pēdu; ūdens varbūt ir "biezāks", nekā jūs domājāt!

Lielākajai daļai dabas pasaules objektu masa ir nevienmērīgi izplatīta visā telpā, kuru tie aizņem. Jūsu ķermenis ir piemērs; Jūs varat noteikt savu masu salīdzinoši viegli, izmantojot ikdienas skalu, un, ja jums bija piemērots aprīkojums, jūs varētu noteikt ķermeņa apjomu, iegremdējot sevi ūdens tvertnē un izmantojot Arhimēda princips.

Bet jūs zināt, ka dažas daļas ir daudz blīvākas nekā citas (kauls vs. tauki, piemēram), tāpēc irvietējā variācijablīvumā.

Dažiem objektiem var būt vienāds sastāvs un līdz ar tovienmērīgs blīvums, neskatoties uz to, ka tas ir izgatavots no diviem vai vairākiem elementiem vai savienojumiem. Tas dabiski var notikt noteiktu polimēru veidā, bet tas, iespējams, ir stratēģiska ražošanas procesa, piemēram, oglekļa šķiedras velosipēdu rāmju, sekas.

Tas nozīmē, ka atšķirībā no cilvēka ķermeņa jūs iegūtu tāda paša blīvuma materiāla paraugu neatkarīgi no tā, no kura objekta jūs to ieguvāt vai cik mazs tas bija. Recepšu izteiksmē tas ir "pilnīgi sajaukts".

Vienkāršais masas blīvumskompozītmateriālivai materiālus, kas izgatavoti no diviem vai vairākiem atšķirīgiem materiāliem ar zināmu individuālo blīvumu, var izstrādāt, izmantojot vienkāršu procesu.

1. Atrodiet visu maisījumā esošo savienojumu (vai elementu) blīvumus. Tos var atrast daudzās tiešsaistes tabulās; Skatiet piemēru Resursi.
2. Konvertējiet katra elementa vai savienojuma procentiles ieguldījumu maisījumā ar decimāldaļu (skaitli no 0 līdz 1), dalot ar 100.
3. Reiziniet katru decimāldaļu ar attiecīgā savienojuma vai elementa blīvumu.
4. Pievienojiet kopā 3. darbības produktus. Tas būs maisījuma blīvums tajās pašās vienībās, kas izvēlētas sākumā, vai problēma.

Piemēram, pieņemsim, ka jums tiek ievadīts 100 ml šķidruma, kas satur 40 procentus ūdens, 30 procentus dzīvsudraba un 30 procentus benzīna. Kāds ir maisījuma blīvums?

Jūs zināt, ka ūdenim ρ = 1,0 g / ml. Iepazīstoties ar tabulu, jūs konstatējat, ka ρ = 13,5 g / ml dzīvsudrabam un ρ = 0,66 g / ml benzīnam. (Tas ierakstītu ļoti toksisku sacepumu.) Pēc iepriekš minētās procedūras:

Lielais dzīvsudraba blīvums palielina maisījuma kopējo blīvumu, kas ievērojami pārsniedz ūdens vai benzīna blīvumu.

Dažos gadījumos, atšķirībā no iepriekšējās situācijas, kurā tiek meklēts tikai patiesais blīvums, daļiņu kompozītu sajaukšanas noteikums nozīmē kaut ko citu. Tā ir inženiertehniskā problēma, kas ir saistīta ar lineārās struktūras, piemēram, stara, kopējo izturību pret spriegumu ar tās indivīda pretestībušķiedraunmatricasastāvdaļas, jo šādi objekti bieži tiek stratēģiski izstrādāti, lai atbilstu noteiktām nesošajām prasībām.

To bieži izsaka ar parametru, kas pazīstams kāelastības modulisE​(ko sauc arī parJanga modulis, vaielastības modulis). Kompozītmateriālu elastības moduļa aprēķins no algebriskā viedokļa ir diezgan vienkāršs. Vispirms meklējiet individuālās vērtībasEno tabulas, piemēram, tā, kas norādīta resursos. Ar apjomiemVkatram zināmam izvēlētā parauga komponentam izmantojiet sakarību

KurE_Cir maisījuma un abonentu modulisFunMattiecas attiecīgi uz šķiedras un matricas komponentiem.

• Šīs attiecības var izteikt arī kā (V_M + V​_​F​ ) = 1 vaiV​_​M​ = (1 - ​V_F​ ).