ความสัมพันธ์ระหว่างมวล ปริมาตร และความหนาแน่น

มวล ปริมาตร และความหนาแน่นเป็นคุณสมบัติพื้นฐานสามประการของวัตถุ มวลคือน้ำหนักของสิ่งของ ปริมาตรจะบอกคุณว่ามันใหญ่แค่ไหน และความหนาแน่นคือมวลหารด้วยปริมาตร แม้ว่ามวลและปริมาตรเป็นคุณสมบัติที่คุณจัดการทุกวัน แต่แนวคิดเรื่องความหนาแน่นนั้นไม่ค่อยชัดเจนนักและต้องใช้ความคิดอย่างรอบคอบ อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณคุ้นเคยกับมันแล้ว ความหนาแน่นจะมีประโยชน์มาก

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ปริมาตรคือขนาดของวัตถุ และมวลคือน้ำหนักของมัน เพื่อให้ได้ความหนาแน่น ให้หารมวลด้วยปริมาตร ตัวอย่างเช่น อิฐตะกั่ว 5 ซม. x 2 ซม. x 10 ซม. หนัก 1,134 กรัม ปริมาตรอิฐคือ 5 x 2 x 10 = 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร หาร 1,134 ด้วย 100 เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของตะกั่ว 11.34 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

มวลไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ดังนั้นจึงมีการกำหนดไว้เป็นสองวิธีที่แตกต่างกันมาก: มวลเฉื่อยวัดว่าแรงแค่ไหน วัตถุต้านทานความเร่ง ขณะที่มวลโน้มถ่วงวัดว่าวัตถุดึงดูดสิ่งอื่นได้มากเพียงใด ตัวเอง. ไม่ชัดเจนว่าทำไมมวลสองประเภทนี้จึงเหมือนกัน แต่การทดลองยืนยันว่าใช่ พูดอย่างเคร่งครัด มาตราส่วนจะวัดน้ำหนัก แต่คุณมักจะนึกถึงน้ำหนักและมวลเป็นสิ่งเดียวกัน

Volume วัดขนาดพื้นที่ของวัตถุ แม้ว่าสูตรที่ใช้คำนวณปริมาตรจะขึ้นอยู่กับรูปร่างและอาจซับซ้อน แต่โดยทั่วไป คุณอาจคิดว่าเป็น กว้าง คูณ สูง คูณ ยาว การวัดปริมาตรของวัตถุในบางครั้งอาจง่ายกว่าการคำนวณ การใส่ลงในภาชนะใส่น้ำขนาดใหญ่และวัดระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นสามารถค้นหาปริมาตรได้อย่างรวดเร็วไม่ว่าจะมีรูปร่างอย่างไร

ความหนาแน่นคำนวณโดยการหารมวลของวัตถุด้วยปริมาตร ความหนาแน่นนั้นใช้งานง่ายน้อยกว่ามวลหรือปริมาตร แต่ถ้าคุณเคยหยิบวัตถุขึ้นมาและพบว่าวัตถุนั้นเบาหรือหนักกว่าที่คุณคาดไว้มาก นั่นเป็นเพราะความหนาแน่นของวัตถุนั้นไม่ใช่สิ่งที่คุณคิด ความหนาแน่นมักไม่สามารถวัดได้โดยตรงและต้องคำนวณหลังจากกำหนดมวลและปริมาตรแล้ว ความหนาแน่นบางครั้งใช้เพื่ออธิบายปริมาณอื่นๆ หารด้วยปริมาตร เช่น ความหนาแน่นของพลังงาน

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมักใช้ความหนาแน่น เนื่องจากมีประโยชน์ในการคำนวณคุณสมบัติของวัตถุและระบุวัสดุที่วัตถุทำขึ้น ความหนาแน่นของสารหลายพันชนิด รวมถึงโลหะ พลาสติก และอื่นๆ เป็นที่รู้จักกันดี ที่อุณหภูมิและความดันห้อง ความหนาแน่นของสารที่กำหนดจะคงที่เกือบตลอดเวลา - ตะปูเหล็กและสมอเรือเหล็กมีความหนาแน่นเท่ากันแม้ว่าจะเป็นสิ่งที่แตกต่างกันมาก หลังจากคำนวณความหนาแน่นของวัตถุแล้ว นักวิทยาศาสตร์สามารถดูค่าในตารางได้ และในหลายกรณีสามารถระบุได้อย่างแม่นยำว่าวัตถุนั้นทำมาจากอะไร

ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดในการคำนวณความหนาแน่นคือเรื่องราวของอาร์คิมิดีสและมงกุฎทองคำ กษัตริย์องค์หนึ่งได้ขอให้อาร์คิมิดีสตรวจสอบว่ามงกุฎใหม่ของเขาทำด้วยทองคำบริสุทธิ์หรือไม่ แต่ไม่ทำให้มงกุฎเสียหายแต่อย่างใด อาร์คิมิดีสตระหนักว่าการจุ่มมงกุฎลงในน้ำ เขาสามารถกำหนดปริมาตรและความหนาแน่นของมงกุฎได้ ด้วยวิธีนี้ เขาได้พิสูจน์ว่ามงกุฎนั้นไม่ใช่ทองคำบริสุทธิ์ แต่มีโลหะราคาถูกกว่าในนั้น