Znając jego objętość i gęstość, możesz określić wagę plastikowego przedmiotu bez jego ważenia.Wagajest często używany zamiennie zmasaw języku potocznym, ale w rzeczywistości są różne.Masajest ilością materii w obiekcie i jest oporem obiektu na przyspieszenie.
Masa jest stała niezależnie od położenia, więc astronauta o masie 100 kg na Ziemi ma taką samą masę na Księżycu.Waga, natomiast jest siłą działającą na masę pod wpływem grawitacji i wyraża się zależnością:
\text{waga} =\text{masa}\times\text{przyspieszenie grawitacyjne}
W systemie metrycznym waga ma jednostki niutonów (N).
Na powierzchni Ziemi przyspieszenie grawitacyjne wynosisol, czyli 9,81 m/s2. Na Księżycu przyspieszenie grawitacyjne jest tylko jedną szóstą przyspieszenia ziemskiego i wynosi 1,64 m/s2.
Ponieważ waga zmienia się w zależności od lokalnego pola grawitacyjnego, astronauta o masie 100 kg ma masę 981 N na Ziemi, ale tylko 164 N na Księżycu. W głębokim kosmosie, z dala od grawitacji jakichkolwiek ciał astronomicznych, astronauta miałby wagę 0 N, stan popularnie zwanynieważkość.
Jak określić głośność
Tomto ilość miejsca zajmowanego przez obiekt. Objętość zwykłej bryły, takiej jak sześcian, można obliczyć mierząc jej wymiary, ale ta metoda byłaby trudna w przypadku obiektów o nieregularnych kształtach. Zamiast tego możemy zanurzyć obiekt w wodzie i wykorzystać fakt, że objętość wypartej wody jest równa objętości zanurzonego obiektu.
Co to jest gęstość?
gęstość masowaobiektu, po prostu zwanegogęstość, czy to jestmasa podzielona przez jej objętość. Gęstość określa się zwykle grecką literąrho (ρ) i wyraża równanie:
\rho = \frac{m}{v}
Tutajmjest masą obiektu ivjest jego objętość. W systemie metrycznym gęstość ma jednostki kilogramów na metr sześcienny (kg/m3) lub gramy na centymetr sześcienny (g/cm3).
Jeśli znasz gęstość obiektu, przekształcenie równania gęstości daje wyrażenie na obliczenie jego masy:
m=\rho v
Z kolei znając masę, możesz obliczyć wagę.
Określ wagę eksperymentalnie
1. Zdobądź kawałek plastiku.Zidentyfikuj rodzaj testowanego plastiku i sprawdź jego gęstość masową.
2. Zmierz objętość próbki.Napełnij duży cylinder miarowy wodą do poziomu 500 ml. Zanurz kawałek plastiku całkowicie w wodzie.
Wiele tworzyw sztucznych ma mniejszą gęstość niż woda i będzie pływać. W takim przypadku umieść ciężki obciążnik, taki jak metalowa nakrętka, na dnie cylindra, a następnie dodaj wodę do poziomu 500 ml. Zdejmij odważnik i przywiąż go do plastikowej próbki za pomocą krótkiej nici. Wrzuć je razem do wody, aby kawałek plastiku był całkowicie zanurzony.
Objętość odważnika została uwzględniona, gdy cylinder był kalibrowany wodą na poziomie 500 ml, więc odważnik nie wpłynie na pomiar. Różnica między nowym a pierwotnym poziomem wody to kubatura obiektu. Pamiętaj, że jeden mililitr (ml) to jeden centymetr sześcienny (cm3).
3. Oblicz masę z równania gęstości. Masa tworzywa to gęstość pomnożona przez objętość:m = ρ × v. Zapisz masę w kilogramach.
4. Oblicz wagę z przyspieszeniem ziemskim.Upewnij się, że używasz właściwych jednostek w systemie metrycznym. Masa (N) = masa (kg) × przyspieszenie ziemskie (m/s2).
Przykład: Obliczanie wagi akrylu
Jeśli chcesz określić wagę kawałka tworzywa akrylowego, znanego również jako Plexiglas, Lucite lub Acrylite (wszystkie nazwy są znakami towarowymi), wykonaj czynności opisane w poprzedniej sekcji:
Krok 1:Zdobądź kawałek plastiku.Wytnij próbkę akrylu. Gęstość akrylu wynosi 1,18 g/cm3.
Krok 2:Zmierz objętość próbki.Jeśli po zanurzeniu tworzywa w cylindrze miarowym poziom wody wzrósł do 550,0 ml, to jego objętość wynosi 550,0 ml – 500,0 ml = 50,0 ml, czyli 50,0 cm3.
Krok 3:Oblicz masę z równania gęstości.Masa kawałka plastiku = gęstość × objętość = 1,18 g/cm3 × 50,0 cm3 = 59 g = 0,059 kg.
Krok 4:Oblicz wagę z przyspieszeniem grawitacyjnym. Ciężar (N) = masa (kg) × przyspieszenie ziemskie (m/s2). Na Ziemi waga wynosiłaby 0,059 kg × 9,81 m/s2 = 0,58 N.