Архимед создал метод определения плотности с помощью вытеснения воды. Одна из историй его открытия связана с золотой короной короля, возможно, воровством ювелира и ванной. Верно это или нет, но история сохранилась в той или иной версии из-за важности открытия Архимеда, а не из-за того, действительно ли ювелир пытался обмануть короля.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Для расчета плотности используется формула D = m ÷ v, где D означает плотность, m означает массу, а v означает объем. Найдите массу, используя весы, и используйте вытеснение воды, чтобы найти объем неправильных объектов. Вытеснение воды работает, потому что количество воды, вытесняемой предметом, погруженным в воду, равно его объему. Если объект, погруженный в градуированный цилиндр, поднимает уровень воды с 40 миллилитров до 90 миллилитров, изменение объема на 50 миллилитров равняется объему объекта в кубических сантиметрах.
Понимание плотности
Всякая материя имеет массу и занимает место. Плотность, расчетное значение, измеряет количество вещества в пространстве. Чтобы рассчитать плотность материала, найдите массу и объем объекта. Рассчитайте плотность объекта по формуле: плотность равна массе, разделенной на объем:
D = \ frac {m} {v}
В поисках массы
Для определения массы необходимо использовать весы. Большинство весов уравновешивают неизвестный объект с известной массой. Примеры включают трехлучевые весы и истинные весы, такие как классические весы в пробирной лаборатории. Электронные весы также могут быть настроены как весы. Весы для ванных комнат, не считая необходимой степени точности, измеряют вес, а не массу. Масса измеряет количество вещества в объекте, а вес измеряет силу тяжести на массу объекта.
В поисках объема
Для определения объема правильных геометрических объектов используются стандартные формулы. Например, объем коробки равен длине, умноженной на ширину, умноженную на высоту. Однако не каждый объект подходит под формулу. Для этих объектов неправильной формы используйте метод вытеснения воды, чтобы определить объем объекта.
Вытеснение воды использует особое свойство воды: 1 миллилитр (сокращенно мл) воды занимает 1 кубический сантиметр (см3) пространства или объема, когда вода имеет стандартную температуру (0 ° C) и давление (1 атмосфера). Объект, полностью погруженный в воду, вытесняет или смещает объем воды, равный объему объекта. Так, если объект вытесняет 62 мл воды, объем объекта равен 62 см.3.
Методы использования вытеснения воды для определения объема требуют погружения объекта в известный объем воды и измерения изменения уровня воды. Если объект помещается в мерный цилиндр или мерную чашку, вы можете напрямую считать результат измерения. Если уровень воды начинается с 40 мл и изменяется до 90 мл после погружения объекта, объем объекта равен конечному объему воды (90 мл) минус начальный объем воды (40 мл) или 50 мл.
Если объект не помещается в мерный цилиндр или мерный стаканчик, вы можете измерить объем вытесненной воды по-разному. Один из методов требует размещения миски на подносе или миске большего размера. Внутренняя чаша должна быть достаточно большой, чтобы полностью погрузить объект. Наполните внутреннюю чашу полностью водой. Осторожно, не создавая волн или брызг, вставьте предмет в миску, позволяя вытесненной воде пролиться в большую миску или поднос. Снимите внутреннюю чашу очень осторожно, чтобы не пролилась лишняя вода. Затем измерьте объем воды в большей миске. Этот объем равен объему объекта.
Второй, возможно, более практичный метод также использует чашу. Чаша должна быть достаточно большой, чтобы полностью погрузить объект без переполнения. Начните с наполнения чаши достаточным количеством воды, чтобы полностью покрыть объект. Перед добавлением объекта отметьте линию ватерлинии в чаше. Как и мерный цилиндр, он отмечает начальный объем воды. Затем добавьте объект, убедившись, что он полностью покрыт водой. Отметьте эту линию ватерлинии на чаше. Теперь осторожно достаньте предмет из воды.
На этом этапе необходимо определить изменение объема воды. Один метод измеряет количество воды, необходимое для поднятия уровня воды от линии начального объема до линии конечного объема. Этот объем равен объему объекта. При втором методе измеряется количество воды, использованной для заполнения чаши до первой линии, а затем измеряется количество воды, необходимое для заполнения чаши до второй линии. Используя формулу конечный объем минус начальный объем (vж - vя) дает объем объекта. Если начальный объем воды равен 900 мл воды, а конечный объем воды равен 1250 мл, объем объекта составляет 1250 - 900 = 350 мл, то есть объем объекта равен 350 см.3.
Определение плотности
После того, как вы измерили массу и объем объекта, определение плотности требует внесения измерений в формулу плотности. Например, если измеренная масса равна 875 г, а измеренный объем равен 350 см3, то формула плотности принимает следующий вид:
D = \ frac {875} {350} = 2,50
2,50 грамма на кубический сантиметр, обычно записывается как 2,50 г / см3.