การศึกษาความหนาแน่นจะใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างไร?

ความหนาแน่นเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งกำหนดในทางเทคนิคว่ามวลหารด้วยปริมาตร หมอนขนนกมีความหนาแน่นน้อยกว่าอิฐที่มีขนาดเท่ากันเพราะปริมาตรเท่ากัน แต่มวลของหมอนน้อยกว่าอิฐมาก คุณอาจเคยพบกับการประยุกต์ใช้ความหนาแน่นในทางปฏิบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งแล้ว แม้จะไม่รู้ด้วยซ้ำ

การใช้ความหนาแน่นที่รู้จักกันดีอย่างหนึ่งคือการกำหนดว่าวัตถุจะลอยอยู่บนน้ำหรือไม่ ถ้าความหนาแน่นของวัตถุน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ มันจะลอย ถ้าความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำก็จะจม เรือสามารถลอยได้เพราะมีถังอับเฉาที่กักอากาศ รถถังเหล่านี้มีมวลน้อย ซึ่งทำให้ความหนาแน่นของเรือลดลง เมื่อรวมกับแรงลอยตัวที่น้ำกระทำบนเรือ ความหนาแน่นที่ลดลงนี้ทำให้เรือลอยได้ อันที่จริง เรือดำน้ำดำดิ่งลงใต้ผิวน้ำโดยการล้างถังบัลลาสต์ของพวกมัน

เช่นเดียวกับเรือ น้ำมันลอยได้เพราะมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ แต่ต่างจากเรือ น้ำมันไม่ต้องการวิศวกรรมพิเศษ น้ำมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้แม้แต่น้ำสลัดที่มีน้ำมันและน้ำส้มสายชูก็แยกจากกัน โดยที่น้ำมันจะลอยอยู่บนน้ำส้มสายชูแบบน้ำ แม้ว่าการรั่วไหลของน้ำมันจะเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม แต่ความสามารถของน้ำมันในการลอยตัวช่วยทำความสะอาด

การไหลของของไหลผ่านท่อเป็นการประยุกต์ใช้ความหนาแน่นในโลกแห่งความเป็นจริงที่สำคัญซึ่งควบคุมโดยความสัมพันธ์ที่เรียกว่าสมการของเบอร์นูลลี สมการของเบอร์นูลลีเป็นการใช้แนวคิดการอนุรักษ์พลังงานเป็นพิเศษ และผลลัพธ์ก็คือความหนาแน่นของของไหลส่งผลต่อความเร็ว ความดัน และแม้แต่ความสูงของของไหล อย่างอื่นเท่ากัน ของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะไหลผ่านท่อที่มีความดัน ความเร็ว หรือความสูงต่ำกว่าตามลำดับ วิศวกรพึ่งพาสมการของเบอร์นูลลีเมื่อออกแบบเขื่อนและโครงการประปาขนาดใหญ่

สมการของเบอร์นูลลียังอธิบายถึงความสามารถของเครื่องบินในการบิน แม้ว่าปรากฏการณ์นี้จะขึ้นอยู่กับแรงกดและความเร็วเป็นหลัก ไม่ใช่ความหนาแน่น อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นมีบทบาทเพิ่มเติมในการบิน การกระจายน้ำหนักบนเครื่องบินจะเปลี่ยนไปเมื่อเครื่องยนต์ใช้เชื้อเพลิง ดังนั้นความหนาแน่นของเครื่องบินจึงไม่เท่ากัน การสูญเสียมวลนี้ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนตัวของศูนย์กลางมวล และนักบินต้องทำการปรับเปลี่ยนระหว่างการบินเพื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้