Ako vysvetliť hustotu

Hustota je fyzická vlastnosť objektu, ktorá kombinuje priestor, ktorý objekt zaberá, a množstvo hmoty prítomnej v objekte. Matematicky je hustota definovaná ako hmotnosť objektu vydelená jeho objemom. Hustota je vo fyzike dôležitý pojem a má mnoho každodenných aplikácií, ako napríklad vysvetlenie, prečo ľad vo vašom nápoji pláva. To, ako tento koncept komunikujete, závisí trochu od veku a vzdelania vášho publika, ale existuje niekoľko spôsobov, ako priblížiť hustotu.

Aby sme pochopili hustotu, je dôležité najskôr porozumieť fyzikálnym vlastnostiam komponentov, ktoré tvoria hustotu. Hmotnosť je množstvo hmoty prítomnej v objekte. Často sa zamieňa s hmotnosťou, ktorá súvisí s meraním účinkov gravitácie na hmotnosť objektu. Hmotnosť, meraná na stupnici, predstavuje súčet celkových prítomných atómov. Objem je priestor, ktorý zaberá predmet alebo látka. V prípade škatule by sa objem vypočítal ako šírka vynásobená hĺbkou a výškou. Pre nepravidelné objekty sa výpočty komplikujú.

Aj keď je príbeh o Archimédovi pochybný, pokiaľ ide o jeho autenticitu, predstavuje zábavný spôsob, ako predstaviť hustotu. Archimedes bol najatý, aby určil, či je koruna čistým zlatom alebo zlatom zmiešaným so striebrom. Počas kúpania si Archimedes všimol, že jeho telesná hmotnosť a objem vytlačili vodu. Zvolal „Heuréka!“ a pokúsil sa ponoriť rovnaké masy zlata a striebra do vody. Striebro vytlačilo viac vody, pretože bolo menej husté. Potom išiel ku kráľovi a porovnal korunu s kúskom čistého zlata rovnakej hmotnosti. Koruna vytlačila viac vody ako rýdze zlato, a bola teda podvodom.

Hustotu možno vysvetliť aj myšlienkovým experimentom. Predstavte si výťah, na ktorom je jedna osoba. Výťah ide o niekoľko poschodí vyššie a vyzdvihuje ďalších dvoch ľudí. Ako sa týči na vrchole budovy, čoraz viac ľudí sa dostáva do výťahu, kým nie je veľmi preplnený pätnástimi ľuďmi. Priestor vo vnútri kabíny výťahu, jeho objem, sa nikdy nezväčší. S nástupom každého nového človeka sa zvyšuje celková hmotnosť vo výťahu a priestor medzi ľuďmi sa zmenšuje a zmenšuje, podobne ako atómy v objekte s vysokou hustotou. Hustota výťahu sa zvyšuje, keď stúpa a zhromažďuje ľudí v našom myšlienkovom experimente.

Vizuálnym spôsobom, ako vysvetliť hustotu, je preskúmanie plávajúceho objektu. V pohári vody pláva ľad alebo kúsok korku. Môžete začať tým, že požiadate svoje publikum, aby zvážilo, prečo sa niektoré objekty vznášajú a iné klesajú. Odpoveďou je samozrejme hustota. Gravitácia priťahuje všetky objekty a pevné predmety, ktoré sú hustejšie ako tekutina, v ktorej sú suspendované, sa budú cez túto tekutinu ťahať smerom k zemi, to znamená, že klesnú. Naopak, ak je hustota pevného predmetu menšia ako tekutina, bude ju tekutina podporovať a gravitačná sila nebude stačiť na to, aby klesla.