Kako izračunati gostoto s premestitvijo vode

Arhimed je ustvaril metodo iskanja gostote z uporabo izpodrivanja vode. Ena zgodba o njegovem odkritju vključuje kraljevo zlato krono, morebitnega krasnega dragulja in kad. Res ali ne, zgodba v tej ali drugačni različici preživi zaradi pomembnosti Arhimedovega odkritja, ne pa zaradi tega, ali je draguljar res poskušal prevarati kralja.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Izračun gostote uporablja formulo D = m ÷ v, kjer D pomeni gostoto, m pomeni maso in v pomeni prostornino. Poiščite maso z uporabo tehtnice in s pomočjo premika vode poiščite količino nepravilnih predmetov. Izpodrivanje vode deluje, ker je količina vode, ki jo izpodrine predmet, potopljen v vodo, enaka prostornini predmeta. Če predmet, potopljen v graduirano jeklenko, dvigne nivo vode s 40 mililitrov na 90 mililitrov, je sprememba prostornine za 50 mililitrov enaka prostornini predmeta v kubičnih centimetrih.

Vsa snov ima maso in zavzame prostor. Gostota, izračunana vrednost, meri količino snovi v prostoru. Za izračun gostote materiala poiščite maso in prostornino predmeta. Izračunajte gostoto predmeta z uporabo formule gostota je enaka masi, deljeni s prostornino:

Iskanje mase zahteva uporabo tehtnice. Večina masnih tehtnic uravnoteži neznani predmet z znano maso. Primeri vključujejo ravnovesja s tremi žarki in resnična ravnotežja, kot je klasična tehtnica, ki jo vidimo v pisarni za testiranje. Elektronske tehtnice so lahko postavljene tudi kot masne tehtnice. Kopalniške tehtnice poleg pomanjkanja zahtevane stopnje natančnosti merijo težo in ne maso. Masa meri količino snovi v predmetu, medtem ko teža meri vlečenje teže mase predmeta.

Iskanje prostornine pravilnih geometrijskih predmetov uporablja standardne formule. Prostornina škatle je na primer enaka dolžini, širini in višini. Vendar pa vsak predmet ne ustreza formuli. Za te predmete nepravilne oblike uporabite metodo izpodrivanja vode, da poiščete prostornino predmeta.

Izpodrivanje vode uporablja določeno lastnost vode: 1 mililiter (okrajšano ml) vode zavzame 1 kubični centimeter (cm³) prostora ali prostornine, kadar je voda pri standardni temperaturi (0 ° C) in tlaku (1 atmosfera). Predmet, popolnoma potopljen v vodo, izpodriva ali premakne količino vode, ki je enaka prostornini predmeta. Torej, če predmet izpodrine 62 ml vode, je prostornina predmeta enaka 62 cm³.

Metode za uporabo premika vode za iskanje prostornine zahtevajo potopitev predmeta v znano količino vode in merjenje spremembe gladine vode. Če se objekt prilega v graduiran valj ali merilno skodelico, lahko meritev preberete neposredno. Če se nivo vode začne pri 40 ml in po potopitvi predmeta spremeni v 90 ml, je prostornina predmeta enaka končni količini vode (90 ml) minus začetna količina vode (40 ml) ali 50 ml.

Če predmet ne sodi v graduiran valj ali merilno skodelico, lahko količino iztisnjene vode izmerite na različne načine. Ena metoda zahteva postavitev sklede v pladenj ali večjo skledo. Notranja skleda mora biti dovolj velika, da predmet popolnoma potopi. Notranjo skledo napolnite popolnoma z vodo. Predmet previdno, ne da bi ustvarjali valove ali brizganje, potisnite v posodo in pustite, da se izrinjena voda razlije v večjo skledo ali pladenj. Odstranite notranjo posodo zelo previdno, da se ne razlije dodatna voda. Nato v večji posodi izmerite količino vode. Ta prostornina je enaka prostornini predmeta.

Druga, morda bolj praktična metoda pa uporablja tudi skledo. Posoda mora biti dovolj velika, da predmet popolnoma potopi, ne da bi se prelil. Začnite tako, da skledo napolnite z dovolj vode, da predmet popolnoma pokrije. Pred dodajanjem predmeta označite vodno črto v posodi. Tako kot graduirana jeklenka tudi ta označuje začetno prostornino vode. Nato dodajte predmet in se prepričajte, da je predmet popolnoma pokrit z vodo. Označite to vodno črto na posodi. Zdaj pazljivo odstranite predmet iz vode.

Na tej točki je treba določiti spremembo količine vode. Ena metoda meri količino vode, ki je potrebna za dvig nivoja vode od začetne črte do končne črte. Ta prostornina je enaka prostornini predmeta. Druga metoda meri količino vode, ki se uporablja za polnjenje posode, do prve črte, nato pa do druge črte meri količino vode, ki je potrebna za polnjenje posode. Z uporabo formule končni volumen minus začetni volumen (v_f - v_jaz) daje prostornino predmeta. Če je začetna prostornina vode enaka 900 ml vode in končna količina vode 1.250 ml, je prostornina predmeta 1250 - 900 = 350 ml, kar pomeni, da je prostornina predmeta enaka 350 cm³.

Ko izmerite maso in prostornino predmeta, je za iskanje gostote treba meritve vnesti v formulo gostote. Na primer, če je izmerjena masa enaka 875 g in izmerjena prostornina 350 cm³, potem formula gostote postane:

2,50 grama na kubični centimeter, običajno zapisano kot 2,50 g / cm³.