Kako razložiti gostoto

Gostota je fizična lastnost predmeta, ki združuje prostor, ki ga objekt zavzame, in količino snovi, ki je v predmetu. Matematično je gostota definirana kot masa predmeta, deljena z njegovo prostornino. Gostota je pomemben koncept v fiziki in ima številne vsakodnevne aplikacije, na primer razlaganje, zakaj led v vaši pijači plava. Kako sporočite koncept, je nekoliko odvisno od starosti in stopnje izobrazbe vašega občinstva, vendar obstaja nekaj načinov, kako pristopiti k razlagi gostote.

Da bi razumeli gostoto, je pomembno, da najprej razumemo fizikalne lastnosti sestavnih delov, ki tvorijo gostoto. Masa je količina snovi, ki je prisotna v predmetu. Pogosto ga zamenjamo s težo, kar je povezano z merjenjem učinkov gravitacije na maso predmeta. Masa, merjena na lestvici, predstavlja vsoto prisotnih atomov. Prostornina je prostor, ki ga zavzame predmet ali snov. Za škatlo bi se prostornina izračunala kot širina, pomnožena z globino in višino. Za nepravilne predmete so izračuni bolj zapleteni.

Čeprav je Arhimedova dvomljiva o svoji verodostojnosti, je zabaven način za uvedbo gostote. Arhimed je bil najet, da bi ugotovil, ali je krona čisto zlato ali zlato, pomešano s srebrom. Med kopanjem je Arhimed opazil, da je njegova telesna masa in prostornina izpodrinila vodo. Je vzkliknil "Eureka!" in poskusil potopiti enake mase zlata in srebra v vodo. Srebro je izrinilo več vode, ker je bila manj gosta. Nato je odšel do kralja in krono primerjal s kosom čistega zlata enake teže. Krona je izpodrinila več vode kot čisto zlato in je bila tako goljufija.

Gostoto lahko razložimo tudi z miselnim eksperimentom. Predstavljajte si dvigalo, na katerem je ena oseba. Dvigalo se povzpne nekaj nadstropij in sprejme še dve osebi. Ko se dviga na vrh stavbe, se vse več ljudi povzpne na dvigalo, dokler ni v njem polno petnajst ljudi. Prostor v kabini dvigala, njegova prostornina, se nikoli ne poveča. Ko vsaka nova oseba vstopi, se skupna masa v dvigalu povečuje in prostor med ljudmi postaja vse manjši, kot atomi v objektu z visoko gostoto. Gostota dvigala postane večja, ko narašča in zbira ljudi v našem miselnem eksperimentu.

Vizualni način razlage gostote je s pregledom plavajočega predmeta. V kozarcu vode plava led ali kos plute. Začnete lahko tako, da občinstvo prosite, naj razmisli, zakaj nekateri predmeti plavajo in drugi predmeti potonejo. Odgovor je seveda gostota. Gravitacija potegne vse predmete in trdni predmeti, ki so gostejši od tekočine, v kateri so suspendirani, se bodo potegnili skozi to tekočino proti tlom, torej bodo potonili. Nasprotno pa, če je gostota trdnega predmeta manjša od tekočine, jo bo tekočina podpirala in sila teže ne bo dovolj, da bo potonila.