Kā aprēķināt blīvumu ar ūdens tilpumu

Arhimēds radīja blīvuma noteikšanas metodi, izmantojot ūdens izspiešanu. Viens no viņa atklāšanas stāstiem ir saistīts ar karaļa zelta vainagu, iespējams, dārglietu un vannu. Taisnība vai nē, stāsts vienā vai otrā versijā izdzīvo, jo ir svarīgs Arhimēda atklājums, nevis tas, vai juvelieris patiešām mēģināja pievilt karali.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Aprēķinot blīvumu, tiek izmantota formula D = m ÷ v, kur D ir blīvums, m ir masa un v ir tilpums. Atrodiet masu, izmantojot līdzsvara skalu, un izmantojiet ūdens pārvietojumu, lai atrastu neregulāru priekšmetu tilpumu. Ūdens nobīde darbojas, jo ūdenī iegremdētā objekta pārvietotā ūdens daudzums ir vienāds ar objekta tilpumu. Ja gradētā cilindrā iegremdēts objekts paaugstina ūdens līmeni no 40 mililitriem līdz 90 mililitriem, tilpuma izmaiņas 50 mililitri ir vienādas ar objekta tilpumu kubikcentimetros.

Visām matērijām ir masa un tās aizņem vietu. Blīvums, aprēķinātā vērtība, mēra vielas daudzumu telpā. Lai aprēķinātu materiāla blīvumu, atrodiet objekta masu un tilpumu. Aprēķiniet objekta blīvumu, izmantojot formulu blīvums ir vienāds ar masu, dalītu ar tilpumu:

Lai atrastu masu, ir jāizmanto līdzsvara skala. Lielākā daļa masu skalu līdzsvaro nezināmo objektu ar zināmo masu. Piemēri ietver trīskāršu staru un patieso bilanci, piemēram, klasisko skalu, kas redzama testa birojā. Elektroniskās svarus var iestatīt arī kā masu svarus. Vannas istabas svari, izņemot nepieciešamās precizitātes pakāpi, mēra svaru, nevis masu. Masa mēra vielas daudzumu objektā, bet svars mēra gravitācijas spēku uz objekta masu.

Regulāru ģeometrisko objektu apjoma atrašanai tiek izmantotas standarta formulas. Piemēram, lodziņa tilpums ir vienāds ar garumu, platumu un augstumu. Tomēr ne katrs objekts atbilst formulai. Šiem neregulāras formas priekšmetiem izmantojiet ūdens pārvietošanas metodi, lai atrastu objekta tilpumu.

Ūdens nobīdei tiek izmantota noteikta ūdens īpašība: 1 mililitrs (saīsināti ml) ūdens aizņem 1 kubikcentimetru (cm)³) vietas vai tilpuma, kad ūdens ir standarta temperatūrā (0 ° C) un spiedienā (1 atmosfēra). Pilnīgi ūdenī iegremdēts objekts izspiež vai kompensē ūdens daudzumu, kas vienāds ar objekta tilpumu. Tātad, ja objekts izspiež 62 ml ūdens, objekta tilpums ir vienāds ar 62 cm³.

Metodes ūdens pārvietošanas izmantošanai tilpuma noteikšanai prasa objekta iegremdēšanu zināmā ūdens tilpumā un ūdens līmeņa izmaiņu mērīšanu. Ja objekts iekļaujas mērcilindrā vai mērkrūzītē, mērījumu var nolasīt tieši. Ja ūdens līmenis sākas ar 40 ml un pēc objekta iegremdēšanas mainās uz 90 ml, objekta tilpums ir vienāds ar galīgo ūdens tilpumu (90 ml) mīnus sākotnējais ūdens tilpums (40 ml) vai 50 ml.

Ja objekts neietilpst graduētā cilindrā vai mērkrūzītē, izspiestā ūdens daudzumu var izmērīt dažādos veidos. Viena metode prasa ievietot trauku paplātē vai lielākā traukā. Iekšējam traukam jābūt pietiekami lielam, lai objektu pilnībā iegremdētu. Iekšējo trauku piepilda pilnībā ar ūdeni. Uzmanīgi, neradot viļņus un neplīstot, iebīdiet priekšmetu bļodā, ļaujot izspiestajam ūdenim izlīst lielākajā traukā vai paplātē. Ļoti uzmanīgi noņemiet iekšējo bļodu, lai neplūst papildu ūdens. Pēc tam izmēra ūdens tilpumu lielākajā traukā. Šis tilpums ir vienāds ar objekta tilpumu.

Otra, varbūt praktiskāka metode, izmanto arī trauku. Bļodiņai jābūt pietiekami lielai, lai objektu pilnībā iegremdētu, nepārplūstot. Sāciet, piepildot trauku ar pietiekamu daudzumu ūdens, lai objekts būtu pilnībā nosegts. Pirms priekšmeta pievienošanas bļodā atzīmējiet ūdens līniju. Tāpat kā graduētais cilindrs, tas iezīmē sākotnējo ūdens tilpumu. Pēc tam pievienojiet objektu, pārliecinoties, ka objekts ir pilnībā pārklāts ar ūdeni. Atzīmējiet šo ūdens līniju uz bļodas. Tagad uzmanīgi noņemiet priekšmetu no ūdens.

Šajā brīdī jānosaka ūdens tilpuma izmaiņas. Viena metode mēra ūdens daudzumu, kas nepieciešams, lai paaugstinātu ūdens līmeni no sākotnējās tilpuma līnijas līdz pēdējai tilpuma līnijai. Šis tilpums ir vienāds ar objekta tilpumu. Otrā metode mēra ūdens daudzumu, kas izmantots trauka piepildīšanai līdz pirmajai rindai, pēc tam mēra ūdens daudzumu, kas vajadzīgs trauka piepildīšanai līdz otrajai līnijai. Izmantojot formulu galīgais tilpums mīnus sākotnējais tilpums (v_f - v_i) iegūst objekta tilpumu. Ja sākotnējais ūdens tilpums ir vienāds ar 900 ml ūdens un galīgais ūdens tilpums ir 1250 ml, objekta tilpums ir 1250 - 900 = 350 ml, tas nozīmē, ka objekta tilpums ir 350 cm³.

Kad esat izmērījis objekta masu un tilpumu, blīvuma atrašana prasa mērījumu ievietošanu blīvuma formulā. Piemēram, ja izmērītā masa ir vienāda ar 875 g un izmērītais tilpums ir vienāds ar 350 cm³, tad blīvuma formula kļūst:

2,50 grami uz kubikcentimetru, parasti rakstīts kā 2,50 g / cm³.