De verplaatsingsmethode is een betrouwbare manier om het volume te bepalen van een object dat geen meetbare afmetingen heeft, zoals een standbeeld of een rots. Je dompelt de steen eenvoudig onder in water in een bak die groot genoeg is om hem vast te houden en meet de hoeveelheid water die hij verplaatst. Het principe dateert van de Griekse wiskundige Archimedes, die misschien door de straten rende terwijl hij "Eureka" riep toen hij het ontdekte. Als u het gewicht van het verplaatste water wilt weten, meet dan eenvoudig het volume en vermenigvuldig dit met de dichtheid van het water.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
U kunt het gewicht van een volume verplaatst water bepalen door te vermenigvuldigen met de dichtheid van water. In CGS-metrische eenheden is de dichtheid van water bij 4 C 1 g/ml, dus als je die eenheden gebruikt, zijn het volume in milliliter en het gewicht in gram hetzelfde getal met een hoge mate van nauwkeurigheid.
Waterdichtheid varieert met temperatuur
De dichtheid van water verandert met de temperatuur. Het maximum vindt plaats bij 4 graden Celsius (39,2 graden Fahrenheit). In metrische eenheden is het 1 g/ml in het CGS-systeem (centimeter, gram, seconden) en 1.000 kg/m
3 in het MKS-systeem (meters, kilogram, seconden). In het imperiale systeem is dit 62,42 lb/cu. voet Water is de enige verbinding die daadwerkelijk minder dicht wordt als het bevriest, en naarmate de temperatuur stijgt, neemt ook de dichtheid af. Bij iets minder dan kamertemperatuur, de temperatuur die u waarschijnlijk de meeste experimenten zult doen, is de dichtheid 0,9982 g/ml of 62,28 lb/cu.ft. Dat is een verschil van slechts tweeduizendste van een procent, dus het is alleen van belang voor zeer nauwkeurige berekeningen.Meet het volume
Wanneer u de verplaatsingsmethode gebruikt, heeft u de keuze uit twee manieren om de hoeveelheid verplaatst water te meten. Een daarvan is om de container tot de rand te vullen en het water op te vangen dat overloopt in een schaal met schaalverdeling. De andere is om de verandering in het waterniveau te meten en het volume te berekenen met behulp van de afmetingen van de container. Als u het volume van een klein monster meet, kunt u een maatbeker tot een bepaald merkteken vullen en eenvoudig de schaal aflezen wanneer het water stijgt om de volumeverandering te bepalen. Dat is de gebruikelijke procedure in een lab.
Bepaal gewicht
Zodra u het volume van het verplaatste water kent, kunt u het gewicht onmiddellijk bepalen door te vermenigvuldigen met de dichtheid van water bij de relevante temperatuur. Dat komt omdat de definitie van dichtheid (d) massa (m) is gedeeld door volume (v), dus:
m=dv
In deze context zijn massa en gewicht synoniem, tenzij je het experiment in de ruimte uitvoert.
Als de nauwkeurigheid niet anders vereist, blijf dan gewoon bij de dichtheid van 4 C. Als u volume meet in CGS-metrische eenheden, is het gemeten volume in milliliter dan gelijk aan het gewicht (massa) in grammen. In MKS-eenheden vermenigvuldigt u het volume in liters met 1.000 om het gewicht in kilogram te krijgen. Als u Engelse eenheden gebruikt, vermenigvuldigt u het volume in cu.ft. door 62,42 om het gewicht in ponden te krijgen. Als u het volume meet in ounces, gallons of kubieke yards, gebruikt u deze conversiefactoren:
- 1 ons = 10-3 ku. voet
- 1 gallon = 0,134 cu. voet
- 1 kubieke meter = 27 cu. voet