หากคุณทราบปริมาตรและความหนาแน่นของวัตถุ คุณสามารถกำหนดน้ำหนักของวัตถุพลาสติกได้โดยไม่ต้องชั่งน้ำหนักน้ำหนักมักใช้แทนกันได้กับมวลในภาษาในชีวิตประจำวัน แต่จริงๆ แล้วแตกต่างกันมวลคือปริมาณของสสารในวัตถุและเป็นความต้านทานของวัตถุต่อความเร่ง
มวลจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของมัน ดังนั้นนักบินอวกาศที่มีมวล 100 กิโลกรัมบนโลกจึงมีมวลเท่ากันบนดวงจันทร์น้ำหนักอย่างไรก็ตาม เป็นแรงที่กระทำต่อมวลภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง และถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์:
\text{weight} =\text{mass}\times\text{ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง}
ในระบบเมตริก น้ำหนักมีหน่วยของนิวตัน (N)
บนพื้นผิวโลก ความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับกซึ่งเท่ากับ 9.81 ม./วินาที2. ความเร่งโน้มถ่วงบนดวงจันทร์มีค่าเพียงหนึ่งในหกของโลกและเป็น 1.64 m/s2.
เนื่องจากน้ำหนักแตกต่างกันไปตามสนามโน้มถ่วงในท้องถิ่น นักบินอวกาศที่มีมวล 100 กิโลกรัมจึงมีน้ำหนัก 981 นิวตันบนโลก แต่มีเพียง 164 นิวตันบนดวงจันทร์ ในห้วงอวกาศที่ห่างไกลจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุทางดาราศาสตร์ใด ๆ นักบินอวกาศจะมีน้ำหนัก 0 N ซึ่งเป็นสภาพที่เรียกกันทั่วไปว่าไร้น้ำหนัก.
วิธีการกำหนดปริมาณ
ปริมาณคือ ปริมาณพื้นที่ที่วัตถุครอบครอง เป็นไปได้ที่จะคำนวณปริมาตรของของแข็งปกติ เช่น ลูกบาศก์ โดยการวัดขนาด แต่วิธีนี้จะยากสำหรับวัตถุที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ เราสามารถจุ่มวัตถุลงในน้ำและใช้ความจริงที่ว่าปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่นั้นเท่ากับปริมาตรของวัตถุที่แช่อยู่
ความหนาแน่นคืออะไร?
ความหนาแน่นของมวลของวัตถุ เรียกง่ายๆ ว่าความหนาแน่น, เป็นของมันมวลหารด้วยปริมาตร. ความหนาแน่นมักจะแทนด้วยตัวอักษรกรีกโร (ρ) และถูกกำหนดโดยสมการ:
\rho = \frac{m}{v}
ที่นี่มคือมวลของวัตถุและวีคือปริมาณของมัน ในระบบเมตริก ความหนาแน่นมีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m3) หรือกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm3).
หากคุณทราบความหนาแน่นของวัตถุ การจัดเรียงสมการความหนาแน่นใหม่จะให้นิพจน์สำหรับการคำนวณมวลของวัตถุ:
m=\rho v
ในทางกลับกัน เมื่อคุณทราบมวลแล้ว คุณสามารถคำนวณน้ำหนักได้
กำหนดน้ำหนักโดยการทดลอง
1. รับชิ้นส่วนของพลาสติกระบุประเภทของพลาสติกที่คุณกำลังทดสอบและค้นหาความหนาแน่นของมวล
2. วัดปริมาตรของตัวอย่างเติมน้ำในถังขนาดใหญ่ถึงระดับ 500 มล. จุ่มชิ้นพลาสติกลงในน้ำจนหมด
พลาสติกหลายชนิดมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำและจะลอยได้ ในกรณีนี้ ให้วางของหนักเช่นน็อตโลหะที่ด้านล่างของกระบอกสูบแล้วเติมน้ำจนถึงระดับ 500 มล. นำตุ้มน้ำหนักออกแล้วมัดเข้ากับตัวอย่างพลาสติกด้วยด้ายที่มีความยาวสั้น วางรวมกันในน้ำเพื่อให้ชิ้นส่วนพลาสติกจมอยู่ใต้น้ำอย่างสมบูรณ์
ปริมาตรของตุ้มน้ำหนักจะถูกรวมไว้ด้วยเมื่อสอบเทียบกระบอกสูบกับน้ำที่ระดับ 500 มล. ดังนั้นน้ำหนักจะไม่ส่งผลต่อการวัด ความแตกต่างระหว่างระดับน้ำใหม่และระดับน้ำเดิมคือปริมาตรของวัตถุ จำไว้ว่าหนึ่งมิลลิลิตร (มล.) เท่ากับหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร (cm3).
3. คำนวณมวลด้วยสมการความหนาแน่น มวลของพลาสติกคือความหนาแน่นคูณด้วยปริมาตร:ม = ρ × วี. บันทึกมวลเป็นกิโลกรัม
4. คำนวณน้ำหนักด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้หน่วยที่ถูกต้องในระบบเมตริก น้ำหนัก (N) = มวล (กก.) × ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (m/s .)2).
ตัวอย่าง: การคำนวณน้ำหนักของอะคริลิก
หากคุณต้องการกำหนดน้ำหนักของชิ้นส่วนพลาสติกอะคริลิก หรือที่เรียกว่า Plexiglas, Lucite หรือ Acrylite (ชื่อเครื่องหมายการค้าทั้งหมด) ให้ทำตามขั้นตอนที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้า:
ขั้นตอนที่ 1:รับชิ้นส่วนของพลาสติกตัดตัวอย่างอะครีลิคออก ความหนาแน่นของอะคริลิกคือ 1.18 g/cm3.
ขั้นตอนที่ 2:วัดปริมาตรของตัวอย่างหากระดับน้ำเพิ่มขึ้นเป็น 550.0 มล. หลังจากแช่พลาสติกในกระบอกสูบที่ไล่ระดับแล้ว ปริมาตรของมันคือ 550.0 มล. – 500.0 มล. = 50.0 มล. หรือ 50.0 ซม.3.
ขั้นตอนที่ 3:คำนวณมวลด้วยสมการความหนาแน่นมวลของชิ้นพลาสติก = ความหนาแน่น × ปริมาตร = 1.18 g/cm3 × 50.0 ซม.3 = 59 ก. = 0.059 กก.
ขั้นตอนที่ 4:คำนวณน้ำหนักด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง. น้ำหนัก (N) = มวล (กก.) × ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (m/s .)2). บนโลกจะมีน้ำหนัก 0.059 กก. × 9.81 ม./วินาที2 = 0.58 น.