Archimedes heeft de methode bedacht om dichtheid te vinden door waterverplaatsing te gebruiken. Een verhaal over zijn ontdekking gaat over de gouden kroon van de koning, een mogelijk frauduleuze juwelier en een badkuip. Waar of niet, het verhaal overleeft in een of andere versie vanwege het belang van de ontdekking van Archimedes in plaats van of de juwelier echt probeerde de koning te bedriegen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Voor het berekenen van de dichtheid wordt de formule D = m ÷ v gebruikt, waarbij D de dichtheid betekent, m de massa en v het volume. Vind massa met behulp van een weegschaal en gebruik waterverplaatsing om het volume van onregelmatige objecten te vinden. Waterverplaatsing werkt omdat de hoeveelheid water die wordt verplaatst door een object ondergedompeld in water gelijk is aan het volume van het object. Als een object ondergedompeld in een maatcilinder het waterniveau verhoogt van 40 milliliter naar 90 milliliter, is de volumeverandering van 50 milliliter gelijk aan het volume van het object in kubieke centimeters.
Dichtheid begrijpen
Alle materie heeft massa en neemt ruimte in beslag. Dichtheid, een berekende waarde, meet de hoeveelheid materie in een ruimte. Om de dichtheid van een materiaal te berekenen, zoek je de massa en het volume van het object. Bereken de dichtheid van het object met behulp van de formule dichtheid is gelijk aan massa gedeeld door volume:
D=\frac{m}{v}
Massa vinden
Het vinden van massa vereist het gebruik van een weegschaal. De meeste massaweegschalen balanceren het onbekende object tegen een bekende massa. Voorbeelden zijn balansen met drievoudige bundel en echte balansen, zoals de klassieke schaal die te zien is in een testkantoor. Elektronische weegschalen kunnen ook als massaweegschalen worden opgesteld. Weegschalen meten, afgezien van het ontbreken van de vereiste mate van nauwkeurigheid, het gewicht, niet de massa. Massa meet de hoeveelheid materie in een object, terwijl gewicht de aantrekkingskracht van de zwaartekracht op de massa van een object meet.
Volume vinden
Het vinden van het volume van regelmatige geometrische objecten maakt gebruik van standaardformules. Het volume van een doos is bijvoorbeeld gelijk aan lengte maal breedte maal hoogte. Niet elk object past echter in een formule. Gebruik voor deze onregelmatig gevormde objecten de waterverplaatsingsmethode om het volume van het object te vinden.
Waterverplaatsing gebruikt een bepaalde eigenschap van water: 1 milliliter (afgekort ml) water neemt 1 kubieke centimeter (cm3) van ruimte, of volume, wanneer het water de standaardtemperatuur (0°C) en -druk (1 atmosfeer) heeft. Een object dat volledig in water is ondergedompeld, verplaatst of verplaatst een watervolume dat gelijk is aan het volume van het object. Dus als een object 62 ml water verplaatst, is het volume van het object gelijk aan 62 cm3.
Methoden voor het gebruik van waterverplaatsing om het volume te vinden, vereisen het onderdompelen van het object in een bekend volume water en het meten van de verandering in waterniveau. Als het object in een maatcilinder of maatbeker past, kunt u de meting direct aflezen. Als het waterniveau begint bij 40 ml en verandert in 90 ml nadat het object is ondergedompeld, is het volume van het object gelijk aan het uiteindelijke watervolume (90 ml) minus het initiële watervolume (40 ml), of 50 ml.
Als het object niet in een maatcilinder of maatbeker past, kun je de hoeveelheid verplaatst water op verschillende manieren meten. Eén methode vereist het plaatsen van een kom in een dienblad of grotere kom. De binnenschaal moet groot genoeg zijn om het object volledig onder te dompelen. Vul de binnenkom volledig met water. Schuif het voorwerp voorzichtig, zonder golven of spatten te veroorzaken, in de kom en laat het verplaatste water in de grotere kom of bak terechtkomen. Verwijder de binnenschaal heel voorzichtig zodat er geen extra water wordt gemorst. Meet vervolgens het volume water in de grotere kom. Dat volume is gelijk aan het volume van het object.
Een tweede, misschien meer praktische methode, maakt ook gebruik van een kom. De kom moet groot genoeg zijn om het object volledig onder te dompelen zonder over te lopen. Begin met het vullen van de kom met voldoende water om het object volledig te bedekken. Markeer de waterlijn in de kom voordat u het object toevoegt. Net als de maatcilinder markeert dit het initiële volume water. Voeg vervolgens het object toe en zorg ervoor dat het object volledig onder water staat. Markeer deze waterlijn op de kom. Haal het voorwerp nu voorzichtig uit het water.
Op dit punt moet de verandering in watervolume worden bepaald. Eén methode meet de hoeveelheid water die nodig is om het waterniveau van de initiële volumelijn naar de uiteindelijke volumelijn te verhogen. Dit volume is gelijk aan het volume van het object. Een tweede methode meet de hoeveelheid water die wordt gebruikt om de kom tot aan de eerste regel te vullen en meet vervolgens de hoeveelheid water die nodig is om de kom tot aan de tweede regel te vullen. Met behulp van de formule eindvolume minus beginvolume (vf – vik) geeft het volume van het object. Als het initiële volume water gelijk is aan 900 ml water en het uiteindelijke watervolume gelijk is aan 1.250 ml, dan is het volume van het object 1250 – 900 = 350 ml, wat betekent dat het volume van het object gelijk is aan 350 cm3.
Dichtheid vinden
Nadat u de massa en het volume van een object hebt gemeten, moet u de dichtheid voor het vinden van de metingen in de dichtheidsformule invoeren. Als de gemeten massa bijvoorbeeld gelijk is aan 875 g en het gemeten volume gelijk is aan 350 cm3, dan wordt de dichtheidsformule:
D=\frac{875}{350}=2,50
2,50 gram per kubieke centimeter, meestal geschreven als 2,50 g/cm3.