Щільність - це фізична властивість об’єкта, що поєднує простір, який об’єкт займає, та кількість речовини, яка присутня в об’єкті. Математично густина визначається як маса об’єкта, поділена на його об’єм. Щільність є важливим поняттям у фізиці і має багато повсякденних застосувань, таких як пояснення, чому лід у вашому напої плаває. Те, як ви передаєте концепцію, дещо залежить від віку та рівня освіти вашої аудиторії, але є кілька способів підійти до пояснення щільності.
Пояснення частин щільності
Для того, щоб зрозуміти щільність, важливо спочатку зрозуміти фізичні властивості компонентів, з яких складається щільність. Маса - це кількість речовини, присутньої в об’єкті. Його часто плутають з вагою, що є пов’язаним виміром впливу сили тяжіння на масу об’єкта. Маса, вимірювана за шкалою, являє собою загальну суму присутніх атомів. Об’єм - це простір, який займає об’єкт чи речовина. Для коробки об’єм обчислюється як ширина, помножена на глибину та висоту. Для нерегулярних об’єктів обчислення ускладнюються.
Пояснення щільності з Архімедом
Хоча історія Архімеда сумнівна у своїй достовірності, це цікавий спосіб ввести щільність. Архімеда найняли, щоб визначити, чи є корона чистим золотом чи золотом, змішаним із сріблом. Приймаючи ванну, Архімед зауважує, що маса і об’єм його тіла витісняють воду. Він вигукнув: "Еврика!" і спробував занурити однакові маси золота та срібла у воду. Срібло витісняло більше води, оскільки воно було менш щільним. Потім він пішов до короля і порівняв корону із шматочком чистого золота однакової ваги. Корона витіснила більше води, ніж чистого золота, і, таким чином, була шахрайством.
Пояснення щільності ліфтом
Щільність також можна пояснити за допомогою мислительного експерименту. Уявіть собі ліфт, на якому знаходиться одна людина. Ліфт піднімається на кілька поверхів і забирає ще двох людей. Коли він піднімається на вершину будівлі, все більше людей піднімається на ліфт, поки там не переповниться п’ятнадцять чоловік. Простір у кабіні ліфта, його обсяг, ніколи не стає більшим. У міру того, як кожна нова людина сідає, загальна маса в ліфті збільшується, а простір між людьми стає все меншим і меншим, як атоми об’єкта високої щільності. Щільність ліфта стає більшою, коли вона піднімається та збирає людей у нашому експерименті.
Пояснення щільності плаваючими об’єктами
Наочний спосіб пояснити щільність - це дослідження плаваючого об’єкта. Лід або шматочок пробки плавають у склянці води. Для початку можна попросити аудиторію розглянути, чому деякі об’єкти плавають, а інші об’єкти тонуть. Відповідь, звичайно, щільність. Гравітація тягне за собою всі предмети, а тверді предмети, щільніші за рідину, в якій вони суспендовані, будуть витягуватися через цю рідину до землі, тобто вони будуть тонути. І навпаки, якщо щільність твердого предмета менше рідини, рідина підтримає його, і сили тяжіння буде недостатньо, щоб воно занурилося.