Плотность - это широко используемое физическое свойство вещества, которое технически определяется как масса, деленная на объем. Пуховая подушка менее плотная, чем кирпич того же размера, потому что объем такой же, но масса подушки намного меньше массы кирпича. Вы, вероятно, уже сталкивались с одним из важных практических приложений плотности, возможно, даже не подозревая об этом.
Корабли и подводные лодки
Одно хорошо известное применение плотности - определение того, будет ли объект плавать на воде. Если плотность объекта меньше плотности воды, он будет плавать; если его плотность меньше плотности воды, он утонет. Корабли могут плавать, потому что у них есть балластные цистерны, удерживающие воздух; эти цистерны обеспечивают большие объемы при небольшой массе, что снижает плотность корабля. Вместе с выталкивающей силой, которую вода оказывает на корабль, эта пониженная плотность позволяет кораблю плавать. Фактически подводные лодки ныряют под поверхность воды, опустошая балластные цистерны.
Разливы нефти
Как и корабли, нефть плавает, потому что она менее плотная, чем вода, но, в отличие от кораблей, нефть не требует специальной инженерии. Масло по своей природе менее плотное, чем вода, поэтому даже заправка для салата из масла и уксуса разделяется, а масло плавает в уксусе на водной основе. Хотя разливы нефти наносят ущерб окружающей среде, способность нефти плавать помогает очистке.
Сантехнические системы
Поток жидкости через трубу - важное практическое применение плотности, которое определяется соотношением, известным как уравнение Бернулли. Уравнение Бернулли - это специальное использование концепции сохранения энергии, и в результате плотность жидкости влияет на скорость, давление и даже высоту жидкости. При прочих равных, жидкость большей плотности будет течь по трубе с более низким давлением, скоростью или высотой соответственно. Инженеры полагаются на уравнение Бернулли при проектировании плотин и крупномасштабных проектов водопровода.
Распределение веса самолета
Уравнение Бернулли также учитывает способность самолета летать, хотя это явление зависит в первую очередь от давления и скорости, а не от плотности. Однако в полете плотность играет дополнительную роль. Распределение веса на борту самолета изменяется по мере того, как двигатели потребляют топливо, поэтому плотность самолета не является равномерной. Эта потеря массы приводит к смещению центра масс, и пилоты должны вносить коррективы во время полета, чтобы учесть эти изменения.