Als u het volume en de dichtheid kent, kunt u het gewicht van een plastic voorwerp bepalen zonder het te wegen.Gewichtwordt vaak door elkaar gebruikt metmassa-in alledaagse taal, maar in feite zijn ze anders.Massais de hoeveelheid materie in een object en is de weerstand van een object tegen versnelling.
Massa is constant, ongeacht de locatie, dus een astronaut met een massa van 100 kg op aarde heeft dezelfde massa op de maan.Gewichtis echter de kracht op een massa onder invloed van de zwaartekracht en wordt gegeven door de relatie:
\text{gewicht} =\text{massa}\times\text{versnelling door zwaartekracht}
In het metrieke stelsel heeft gewicht eenheden van Newton (N).
Op het aardoppervlak is de zwaartekrachtversnelling accelerationg, dat is 9,81 m/s2. Op de maan is de zwaartekrachtversnelling slechts een zesde van die van de aarde en 1,64 m/s2.
Omdat het gewicht varieert met het lokale zwaartekrachtveld, heeft de astronaut met een massa van 100 kg een gewicht van 981 N op aarde en slechts 164 N op de maan. In de verre ruimte, ver weg van de zwaartekracht van astronomische lichamen, zou de astronaut een gewicht hebben van 0 N, een toestand die in de volksmond wordt genoemd
gewichtloosheid.Hoe het volume te bepalen
Volumeis de hoeveelheid ruimte die een object inneemt. Het is mogelijk om het volume van een regelmatige vaste stof, zoals een kubus, te berekenen door de afmetingen ervan te meten, maar deze methode zou moeilijk zijn voor onregelmatig gevormde objecten. In plaats daarvan kunnen we het object onderdompelen in water en gebruik maken van het feit dat het volume verplaatst water gelijk is aan het volume van het ondergedompelde object.
Wat is dichtheid?
Demassadichtheidvan een object, eenvoudigweg genoemddichtheid, is zijnmassa gedeeld door zijn volume. Dichtheid wordt meestal weergegeven door de Griekse letterrho (ρ) en wordt gegeven door de vergelijking:
\rho = \frac{m}{v}
Hiermis de massa van een object envis zijn volume. In het metrieke stelsel heeft dichtheid eenheden van kilogram per kubieke meter (kg/m3) of gram per kubieke centimeter (g/cm3).
Als u de dichtheid van een object kent, geeft het herschikken van de dichtheidsvergelijking de uitdrukking voor het berekenen van de massa:
m=\rho v
Op zijn beurt, als je eenmaal de massa kent, kun je het gewicht berekenen.
Bepaal het gewicht experimenteel
1. Pak een stuk plastic.Identificeer het type plastic dat u test en zoek de massadichtheid op.
2. Meet het volume van het monster.Vul een grote maatcilinder met water tot het niveau van 500 ml. Dompel het stuk plastic volledig onder in het water.
Veel kunststoffen zijn minder dicht dan water en blijven drijven. Plaats in dit geval een zwaar gewicht zoals een metalen moer op de bodem van de cilinder en voeg dan water toe tot het niveau van 500 ml. Verwijder het gewicht en bind het aan het plastic monster met een korte draad. Laat ze samen in het water vallen, zodat het stuk plastic volledig onder water staat.
Het volume van het gewicht was inbegrepen toen de cilinder werd gekalibreerd met water op het niveau van 500 ml, dus het gewicht heeft geen invloed op de meting. Het verschil tussen het nieuwe en het originele waterpeil is het volume van het object. Onthoud dat één milliliter (ml) gelijk is aan één kubieke centimeter (cm3).
3. Bereken de massa met de dichtheidsvergelijking. De massa van het plastic is de dichtheid vermenigvuldigd met het volume:m = ρ × v. Noteer de massa in kilogram.
4. Bereken het gewicht met de versnelling door de zwaartekracht.Zorg ervoor dat u de juiste eenheden gebruikt in het metrieke stelsel. Gewicht (N) = massa (kg) × versnelling door zwaartekracht (m/s2).
Voorbeeld: het gewicht van acryl berekenen
Als u het gewicht wilt bepalen van een stuk acrylaat kunststof, ook wel bekend als Plexiglas, Lucite of Acrylite (alle handelsmerken), volgt u de stappen die in de vorige sectie zijn beschreven:
Stap 1:Pak een stuk plastic.Knip een voorbeeld van acryl uit. De dichtheid van acryl is 1,18 g/cm3.
Stap 2:Meet het volume van het monster.Als het waterniveau steeg tot 550,0 ml nadat het plastic in de maatcilinder was ondergedompeld, dan is het volume 550,0 ml - 500,0 ml = 50,0 ml, of 50,0 cm3.
Stap 3:Bereken de massa met de dichtheidsvergelijking.De massa van het stuk plastic = dichtheid × volume = 1,18 g/cm3 × 50,0 cm3 = 59 g = 0,059 kg.
Stap 4:Bereken het gewicht met de versnelling door de zwaartekracht. Het gewicht (N) = massa (kg) × versnelling door zwaartekracht (m/s2). Op aarde zou het gewicht 0,059 kg × 9,81 m/s zijn2 = 0,58 N.