Щільність - це міра маси матеріалу на одиницю об’єму, що використовується в багатьох аспектах науки, техніки та промисловості. Щільність можна обчислити, розділивши масу об’єкта на його об’єм. Оскільки різні матеріали мають різну щільність, вимірювання щільності об’єкта може допомогти визначити, які матеріали в ньому знаходяться. Визначення щільності зразка металу може допомогти визначити його чистоту.
Пряме вимірювання маси та об’єму
Під час вимірювання рідин та твердих речовин регулярної форми можна безпосередньо виміряти масу та об’єм, і ці два вимірювання потім можна використовувати для визначення щільності. За допомогою ваги каструлі визначте і запишіть масу предмета в грамах. За допомогою штангенциркуля або лінійки виміряйте довжину, глибину та ширину предмета в сантиметрах. Помножте ці три виміри, щоб знайти об’єм у кубічних сантиметрах. Поділіть масу об’єкта на його об’єм, щоб визначити його щільність. Щільність виражається в грамах на кубічний сантиметр або грамах на мілілітр.
Для прикладу перегляньте відео нижче:
Непряме вимірювання обсягу
Для розрахунку щільності твердих речовин з нерівними поверхнями об’єм повинен визначатися іншим методом. Замість безпосереднього вимірювання площі поверхні використовуйте градуйований циліндр, щоб знайти об’єм об’єкта. Налийте воду в градуйований циліндр, поки він не досягне відомого рівня. Цей рівень можна виміряти за допомогою маркування на поверхні циліндра, яке відображає об’єм води в мілілітрах. Додайте об’єкт у воду і запишіть новий рівень води. Різниця між новим рівнем води та початковим буде складати об’єм об’єкта. Це вимірювання проводиться в мілілітрах, які є взаємозамінними з кубічними сантиметрами. Після визначення обсягу застосовуйте те саме рівняння, що і вище.
Розрахункова щільність за принципом Архімеда.
Принцип Архімеда стверджує, що занурення тіла в дану рідину призведе до виштовхувальної сили, що діє на неї вгору. Ця сила буде дорівнює вазі витісненої рідини. Об'єкт з невідомою щільністю буде або плавати, або потонути в межах даної рідини в залежності від щільності цієї рідини щодо об'єкта. Щоб приблизно визначити, наскільки щільний предмет, помістіть його в різні рідини з відомою щільністю і спостерігайте за результатом. Якщо воно тоне, воно щільніше рідини. Якщо він плаває, він менш щільний.