Contenuto
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Cos'è la densità?
- Densità in generale
- L'importanza della densità: galleggiabilità
- L'importanza della densità: massa calcolatrice
La densità è un concetto fondamentale in fisica e ingegneria. Non solo è intimamente legato alla massa di un oggetto, ma la densità è anche fondamentale per determinare se qualcosa fluttuerà quando posizionato sulla superficie di un fluido. Mentre la densità potrebbe non essere importante allo stesso modo delle forze fondamentali, è ancora una delle cose più importanti che puoi sapere su una sostanza.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
La densità è definita come ρ = m ÷ V, dove ρ è densità, m è massa e V è volume. La densità è importante quando si determina se qualcosa galleggerà nell'acqua e può anche essere utile per calcolare la massa di un volume specifico di una sostanza.
Cos'è la densità?
La densità è la massa di una sostanza per unità di volume. Sotto forma di equazione, ciò significa:
ρ = m ÷ V
La lettera greca rho, ρ, è tradizionalmente usato per rappresentare la densità; m è la massa; e V è il volume. Le unità di densità sono kg per metro cubo, o qualcosa di equivalente a questo in altre unità come libbre per piede cubo.
L'acqua è un buon esempio di densità perché alla temperatura di tutti i giorni, la sua densità è vicina a 1.000 kg / metro cubo o 1 g / centimetro cubo. L'acciaio inossidabile, d'altra parte, ha una densità di 8.000 kg / metro cubo. Questo si adatta all'esperienza quotidiana, perché un blocco di acciaio inossidabile è più pesante di un blocco d'acqua di dimensioni uguali.
È possibile modificare la densità di qualcosa comprimendolo in volume (ovvero riducendo il volume) o aumentando la quantità di massa all'interno dello stesso volume.
Densità in generale
Sebbene la densità di solito si riferisca alla massa per unità di volume, in alcune situazioni il termine può essere usato in modo diverso. Ad esempio, la "densità numerica" degli oggetti è il numero di qualunque cosa tu stia contando all'interno di un'unità di volume. La densità di carica è la quantità di carica elettrica per unità di volume. La densità di popolazione viene anche utilizzata come misura del numero di persone per unità di area o volume. In generale, densità indica la quantità di qualcosa all'interno di una certa quantità di spazio.
L'importanza della densità: galleggiabilità
La densità ha ovvia importanza quando si tratta di galleggiamento degli oggetti. In generale, se qualcosa è più denso dell'acqua (con una densità superiore a 1.000 kg / metro cubo) affonderà, ma se qualcosa ha una densità inferiore all'acqua, galleggerà.
Più tecnicamente, qualcosa inizierà a galleggiare quando il peso dell'acqua che sposta (a causa della superficie che entra in contatto con l'acqua e fino a che punto spinge l'acqua verso il basso) corrisponde al peso dell'oggetto, ma se ciò non accade mai lo farà Lavello. Se l'oggetto è più denso dell'acqua (ad esempio un blocco di acciaio), il peso dell'acqua che sposta non può mai eguagliare il peso dell'oggetto, quindi continuerà ad affondare.
L'alluminio è un buon esempio. È più denso dell'acqua, ma un pezzo di foglio di alluminio allungato galleggerà sull'acqua a causa della grande superficie che viene a contatto con l'acqua. Tuttavia, se arrotoli la stessa quantità di pellicola in una palla, la superficie a contatto con l'acqua diventa molto più piccola e la massa si concentra sopra di essa, quindi la maggiore densità di alluminio vince e la pellicola affonderà. Questo è il motivo per cui le barche fatte di materiali più densi dell'acqua galleggeranno, anche se affonderà un singolo blocco del materiale: l'intera struttura ha una densità inferiore rispetto al blocco perché contiene molta aria o anche materiale meno denso.
La differenza di densità è anche il motivo per cui l'olio galleggia sulla superficie dell'acqua. La densità degli olii varia da circa 0,91 a 0,93 g per centimetro cubo, appena inferiore alla densità dell'acqua. È possibile eseguire molti esperimenti su questa semplice base, dimostrando che liquidi più densi affonderanno sul fondo di un contenitore di acqua mentre galleggeranno liquidi meno densi.
L'importanza della densità: massa calcolatrice
Poiché densità e massa sono così strettamente correlate, è possibile calcolare facilmente la massa di una certa quantità di una sostanza purché si conosca la sua densità e il volume della sostanza. Questo può essere utile in ingegneria e altre applicazioni. Usa la formula semplice:
m = ρ × V
Per calcolare la massa della sostanza. Ad esempio, utilizzando la densità dell'acciaio citata in precedenza, 0,5 metri cubi di acciaio hanno una massa di:
m = ρ × V = 8.000 kg / metro cubo × 0,5 metri cubi = 4.000 kg
Questo è utile in diverse situazioni. Ad esempio, se sai quanto spazio c'è in un furgone e qual è il carico massimo che può trasportare il furgone, puoi capire se riempirlo con un materiale specifico sarà sicuro. Puoi anche usare la versione ρ = m ÷ V dell'equazione per capire quale sia il materiale più denso che potresti trasportare in sicurezza.