Yoğunluk, bir nesnenin kapladığı alanı ve nesnede bulunan madde miktarını birleştiren bir nesnenin fiziksel bir özelliğidir. Matematiksel olarak yoğunluk, bir cismin kütlesinin hacmine bölümü olarak tanımlanır. Yoğunluk fizikte önemli bir kavramdır ve içeceğinizdeki buzun neden yüzdüğünü açıklamak gibi birçok günlük uygulamaya sahiptir. Kavramı nasıl ilettiğiniz, bir şekilde hedef kitlenizin yaşına ve eğitim düzeyine bağlıdır, ancak yoğunluğu açıklamaya yaklaşmanın birkaç yolu vardır.
Yoğunluğun Parçalarını Açıklama
Yoğunluğu anlamak için önce yoğunluğu oluşturan bileşenlerin fiziksel özelliklerini anlamak önemlidir. Kütle, bir nesnede bulunan madde miktarıdır. Yerçekiminin bir nesnenin kütlesi üzerindeki etkilerinin ilgili bir ölçümü olan ağırlık ile sıklıkla karıştırılır. Kütle, bir ölçekte ölçüldüğünde, mevcut atomların toplamını temsil eder. Hacim, bir nesnenin veya maddenin kapladığı alandır. Bir kutu için hacim, genişlikle derinlik ve yükseklik çarpılarak hesaplanır. Düzensiz nesneler için hesaplamalar daha karmaşık hale gelir.
Yoğunluğu Arşimet ile Açıklamak
Gerçekliği şüpheli olsa da Arşimet'in hikayesi yoğunluğu tanıtmanın eğlenceli bir yoludur. Arşimet, bir tacın saf altın mı yoksa gümüşle karıştırılmış altın mı olduğunu belirlemek için tutuldu. Arşimet banyo yaparken vücut kütlesinin ve hacminin suyun yerini aldığını fark eder. "Eureka!" diye bağırdı. eşit kütlede altın ve gümüşü suya batırmayı denedi. Gümüş, daha az yoğun olduğu için daha fazla suyun yerini aldı. Daha sonra krala gitti ve tacı eşit ağırlıkta bir saf altın parçasına benzetti. Taç, saf altından daha fazla suyun yerini aldı ve bu nedenle bir sahtekarlıktı.
Yoğunluğu Asansörle Açıklamak
Yoğunluk bir düşünce deneyi ile de açıklanabilir. Üzerinde bir kişinin olduğu bir asansör düşünün. Asansör birkaç kat yukarı çıkıyor ve iki kişiyi daha alıyor. Binanın tepesine çıktıkça, on beş kişiyle çok kalabalık olana kadar giderek daha fazla insan asansöre biniyor. Asansör kabininin içindeki boşluk, hacmi asla büyümüyor. Her yeni insan bindikçe, asansördeki toplam kütle artar ve insanlar arasındaki boşluk, yüksek yoğunluklu bir nesnedeki atomlar gibi küçülür ve küçülür. Asansörün yoğunluğu yükseldikçe artar ve düşünce deneyimizde insanları toplar.
Yüzen Cisimlerle Yoğunluğu Açıklama
Yoğunluğu açıklamanın görsel bir yolu, yüzen bir nesneyi incelemektir. Buz veya bir mantar parçası bir bardak suda yüzer. Kitlenizden bazı nesnelerin neden yüzdüğünü ve diğer nesnelerin neden battığını düşünmelerini isteyerek başlayabilirsiniz. Cevap elbette yoğunluktur. Yerçekimi tüm cisimleri çeker ve içinde bulundukları sıvıdan daha yoğun olan katı cisimler o sıvının içinden geçerek yere doğru çekilir yani batarlar. Tersine, katı bir cismin yoğunluğu sıvıdan daha azsa, sıvı onu destekleyecek ve yerçekimi kuvveti onu batırmak için yeterli olmayacaktır.