چگالی برابر است با نسبت جرم به حجم. چگالی ماده: فرمول، محاسبه. فرمول محاسبه چگالی

مطالعه چگالی مواد در دوره فیزیک دبیرستان شروع می شود. این مفهوم در ارائه بیشتر مبانی نظریه جنبشی مولکولی در دروس فیزیک و شیمی اساسی در نظر گرفته می شود. هدف از مطالعه ساختار ماده و روش های تحقیق را می توان شکل گیری ایده های علمی درباره جهان فرض کرد.

فیزیک ایده های اولیه در مورد یک تصویر یکپارچه از جهان می دهد. درجه 7 چگالی ماده را بر اساس ساده ترین ایده ها در مورد روش های تحقیق، کاربرد عملی مفاهیم و فرمول های فیزیکی مطالعه می کند.

روشهای تحقیق فیزیکی

همانطور که مشخص است، مشاهده و آزمایش در بین روش های مطالعه پدیده های طبیعی متمایز است. آنها نحوه مشاهده پدیده های طبیعی را در مدرسه ابتدایی آموزش می دهند: اندازه گیری های ساده انجام می دهند و اغلب یک "تقویم طبیعت" نگه می دارند. این اشکال یادگیری می تواند کودک را به نیاز به مطالعه جهان، مقایسه پدیده های مشاهده شده و شناسایی روابط علت و معلولی سوق دهد.

با این حال، تنها یک آزمایش کاملاً انجام شده به محقق جوان ابزارهایی برای کشف اسرار طبیعت می دهد. توسعه مهارت های تجربی و پژوهشی در کلاس های عملی و در حین کار آزمایشگاهی انجام می شود.

انجام آزمایش در یک دوره فیزیک با تعاریف مقادیر فیزیکی مانند طول، مساحت، حجم آغاز می شود. در این صورت بین دانش ریاضی (کاملاً انتزاعی برای کودک) و دانش فیزیکی ارتباط برقرار می شود. توسل به تجربه کودک و در نظر گرفتن حقایقی که از نظر علمی برای مدت طولانی برای او شناخته شده است به شکل گیری شایستگی لازم در او کمک می کند. هدف از یادگیری در این مورد میل به درک مستقل چیزهای جدید است.

مطالعه تراکم

مطابق با روش آموزش مبتنی بر مسئله، در ابتدای درس می توانید از معمای معروف بپرسید: "چه چیزی سنگین تر است: یک کیلوگرم کرک یا یک کیلوگرم چدن؟" البته بچه های 11-12 ساله به راحتی می توانند به سوالی که می دانند پاسخ دهند. اما عطف به اصل موضوع، توانایی آشکار کردن ویژگی آن، به مفهوم چگالی منجر می شود.

چگالی یک ماده، جرم در واحد حجم است. جدولی که معمولاً در کتاب‌های درسی یا انتشارات مرجع ارائه می‌شود، به شما امکان می‌دهد تفاوت‌های بین مواد و همچنین حالت‌های کلی یک ماده را ارزیابی کنید. نشانه ای از تفاوت در خواص فیزیکی جامدات، مایعات و گازها، که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، توضیحی از این تفاوت نه تنها در ساختار و آرایش نسبی ذرات، بلکه در بیان ریاضی ویژگی های ماده، این مطالعه را در بر می گیرد. فیزیک به سطحی متفاوت

جدول چگالی مواد به شما امکان می دهد دانش را در مورد معنای فیزیکی مفهوم مورد مطالعه ادغام کنید. کودکی که به این سؤال پاسخ می دهد: "چگالی یک ماده خاص به چه معناست؟"، می فهمد که این جرم 1 سانتی متر 3 (یا 1 متر مکعب) ماده است.

موضوع واحدهای چگالی را می توان از قبل در این مرحله مطرح کرد. لازم است راه هایی برای تبدیل واحدهای اندازه گیری در سیستم های مرجع مختلف در نظر گرفته شود. این باعث می شود که از تفکر ایستا خلاص شوید و سایر سیستم های محاسبه را در سایر موارد بپذیرید.

تعیین چگالی

طبیعتاً مطالعه فیزیک بدون حل مسائل نمی تواند کامل باشد. در این مرحله فرمول های محاسباتی معرفی می شوند. در فیزیک کلاس هفتم، این احتمالاً اولین رابطه فیزیکی مقادیر برای بچه ها است. توجه ویژه ای به آن نه تنها به دلیل مطالعه مفاهیم چگالی، بلکه به دلیل واقعیت روش های تدریس برای حل مسائل است.

در این مرحله است که یک الگوریتم برای حل یک مسئله محاسباتی فیزیکی، یک ایدئولوژی برای به کارگیری فرمول‌ها، تعاریف و قوانین اساسی ارائه می‌شود. معلم سعی می کند با استفاده از رابطه ای مانند فرمول چگالی در فیزیک، تجزیه و تحلیل یک مسئله، روش جستجوی مجهول و ویژگی های استفاده از واحدهای اندازه گیری را آموزش دهد.

نمونه ای از حل مسئله

مثال 1

تعیین کنید یک مکعب با جرم 540 گرم و حجم 0.2 dm 3 از چه ماده ای ساخته شده است.

ρ -؟ m = 540 گرم، V = 0.2 dm 3 = 200 cm 3

تجزیه و تحلیل

بر اساس سوال مسئله، می‌فهمیم که جدول چگالی جامدات به ما کمک می‌کند تا ماده‌ای را که مکعب از آن ساخته شده است، تعیین کنیم.

بنابراین، ما چگالی ماده را تعیین می کنیم. در جداول، این مقدار بر حسب g/cm 3 آورده شده است، بنابراین حجم از dm 3 به cm 3 تبدیل می شود.

راه حل

با تعریف: ρ = m: V.

به ما داده می شود: حجم، جرم. چگالی یک ماده را می توان محاسبه کرد:

ρ = 540 گرم: 200 سانتی متر 3 = 2.7 گرم بر سانتی متر 3، که مربوط به آلومینیوم است.

پاسخ دهید: مکعب از آلومینیوم ساخته شده است.

تعیین مقادیر دیگر

استفاده از فرمول برای محاسبه چگالی به شما امکان می دهد کمیت های فیزیکی دیگر را تعیین کنید. جرم، حجم، ابعاد خطی اجسام مرتبط با حجم به راحتی در مسائل محاسبه می شود. دانش فرمول های ریاضی برای تعیین مساحت و حجم اشکال هندسی در مسائل استفاده می شود که به توضیح نیاز به مطالعه ریاضی کمک می کند.

مثال 2

ضخامت لایه مسی را که قسمتی به مساحت 500 سانتی متر مربع با آن پوشانده شده است، در صورتی که مشخص باشد برای پوشش از 5 گرم مس استفاده شده است، تعیین کنید.

h - ? S = 500 cm 2، m = 5 g، ρ = 8.92 g/cm 3.

تجزیه و تحلیل

جدول چگالی مواد به شما امکان می دهد چگالی مس را تعیین کنید.

بیایید از فرمول برای محاسبه چگالی استفاده کنیم. این فرمول حاوی حجم ماده است که از روی آن می توان ابعاد خطی را تعیین کرد.

راه حل

طبق تعریف: ρ = m: V، اما این فرمول حاوی مقدار مورد نظر نیست، بنابراین از:

با جایگزین کردن فرمول اصلی، ما به دست می آوریم: ρ = m: Sh، که از آن:

بیایید محاسبه کنیم: h = 5 گرم: (500 سانتی متر 2 x 8.92 گرم بر سانتی متر 3) = 0.0011 سانتی متر = 11 میکرون.

پاسخ دهید: ضخامت لایه مس 11 میکرون است.

تعیین آزمایشی چگالی

ماهیت تجربی علوم فیزیکی از طریق آزمایش های آزمایشگاهی نشان داده می شود. در این مرحله مهارت های انجام آزمایش ها و توضیح نتایج آنها به دست می آید.

یک کار عملی برای تعیین چگالی یک ماده شامل موارد زیر است:

• تعیین چگالی مایع. در این مرحله، کودکانی که قبلا از استوانه مدرج استفاده کرده اند، می توانند به راحتی چگالی مایع را با استفاده از فرمول تعیین کنند.
• تعیین چگالی جسم جامد با شکل منظم. این کار نیز مورد تردید نیست، زیرا مشکلات محاسباتی مشابه قبلاً در نظر گرفته شده است و تجربه در اندازه گیری حجم ها با استفاده از ابعاد خطی اجسام به دست آمده است.
• تعیین چگالی یک جامد با شکل نامنظم. هنگام انجام این کار از روش تعیین حجم بدن نامنظم با استفاده از یک بشر استفاده می کنیم. لازم است یک بار دیگر ویژگی های این روش را یادآوری کنیم: توانایی جسم جامد برای جابجایی مایعی که حجم آن برابر با حجم بدن است. سپس مشکل به روش استاندارد حل می شود.

وظایف پیشرفته

می توانید با درخواست از کودکان برای شناسایی ماده ای که بدن از آن ساخته شده است، کار را پیچیده کنید. جدول چگالی مواد مورد استفاده در این مورد به ما امکان می دهد توجه را به نیاز به توانایی کار با اطلاعات مرجع جلب کنیم.

هنگام حل مسائل تجربی، دانش آموزان ملزم به داشتن دانش لازم در زمینه استفاده و تبدیل واحدهای اندازه گیری هستند. این همان چیزی است که اغلب باعث بیشترین تعداد خطاها و حذفیات می شود. شاید باید زمان بیشتری را به این مرحله از مطالعه فیزیک اختصاص داد.

چگالی حجیم

مطالعه ماده خالص البته جالب است، اما چند بار مواد خالص یافت می شوند؟ در زندگی روزمره با مخلوط ها و آلیاژها مواجه می شویم. در این صورت چه باید کرد؟ مفهوم چگالی ظاهری دانش آموزان را از اشتباه رایج استفاده از چگالی متوسط ​​مواد باز می دارد.

روشن شدن این موضوع به شدت ضروری است تا بتوان تفاوت بین چگالی یک ماده و چگالی ظاهری را در مراحل اولیه مشاهده و احساس کرد. درک این تفاوت در مطالعه بیشتر فیزیک ضروری است.

این تفاوت در مورد اجازه دادن به کودک برای مطالعه چگالی ظاهری بسته به متراکم شدن مواد و اندازه ذرات منفرد (شن، ماسه و غیره) در طول فعالیت های تحقیقاتی اولیه بسیار جالب است.

چگالی نسبی مواد

مقایسه خواص مواد مختلف بر اساس چگالی نسبی یک ماده - یکی از این مقادیر - بسیار جالب است.

معمولاً چگالی نسبی یک ماده در رابطه با آب مقطر تعیین می شود. به عنوان نسبت چگالی یک ماده به چگالی استاندارد، این مقدار با استفاده از پیکنومتر تعیین می شود. اما این اطلاعات در درس علوم مدرسه مورد استفاده قرار نمی گیرد، بلکه برای مطالعه عمیق (اغلب اختیاری) جالب است.

سطح المپیاد مطالعه فیزیک و شیمی ممکن است به مفهوم "چگالی نسبی یک ماده با توجه به هیدروژن" نیز بپردازد. معمولاً روی گازها اعمال می شود. برای تعیین چگالی نسبی یک گاز، یافتن نسبت جرم مولی گاز مورد مطالعه به مصرف مستثنی نیست.

چگونه است که اجسامی که حجم یکسانی را در فضا اشغال می کنند، می توانند جرم های متفاوتی داشته باشند؟ همه چیز به چگالی آنها بستگی دارد. ما قبلاً در کلاس هفتم ، در سال اول تدریس فیزیک در مدرسه با این مفهوم آشنا می شویم. این یک مفهوم فیزیکی اساسی است که می تواند MKT (نظریه جنبشی مولکولی) را نه تنها در یک دوره فیزیک، بلکه در شیمی نیز برای فرد باز کند. با کمک آن، فرد می تواند هر ماده ای را مشخص کند، خواه آب، چوب، سرب یا هوا.

انواع چگالی

بنابراین، این یک کمیت اسکالر است که برابر با نسبت جرم ماده مورد مطالعه به حجم آن است، یعنی می توان آن را وزن مخصوص نیز نامید. با حرف یونانی "ρ" (به عنوان "rho" خوانده می شود) نشان داده می شود، نباید با "p" اشتباه شود - این حرف معمولاً برای نشان دادن فشار استفاده می شود.

چگونه چگالی را در فیزیک پیدا کنیم؟ از فرمول چگالی استفاده کنید: ρ = m/V

این مقدار را می توان بر حسب g/l، g/m3 و به طور کلی در هر واحد مربوط به جرم و حجم اندازه گیری کرد. واحد چگالی SI چیست؟ ρ = [kg/m3]. تبدیل بین این واحدها از طریق عملیات ریاضی ابتدایی انجام می شود. با این حال، این واحد اندازه گیری SI است که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

علاوه بر فرمول استاندارد که فقط برای مواد جامد استفاده می شود، فرمولی برای گاز در شرایط عادی نیز وجود دارد (n.s.).

ρ (گاز) = M/Vm

M جرم مولی گاز [g/mol]، Vm حجم مولی گاز است (در شرایط عادی این مقدار 22.4 لیتر در مول است).

برای تعریف کاملتر این مفهوم، ارزش آن را دارد که دقیقاً منظور از کمیت روشن شود.

• چگالی اجسام همگن دقیقاً نسبت جرم یک جسم به حجم آن است.
• همچنین مفهوم "چگالی یک ماده" وجود دارد، یعنی چگالی یک جسم ناهمگن همگن یا توزیع یکنواخت متشکل از این ماده. این مقدار ثابت است. جداول (که احتمالاً در درس های فیزیک از آنها استفاده می کنید) وجود دارد که حاوی مقادیر مختلف مواد جامد، مایع و گاز است. بنابراین، این رقم برای آب 1000 کیلوگرم بر متر مکعب است. با دانستن این مقدار و مثلاً حجم حمام، می‌توان با جایگزین کردن مقادیر شناخته شده به شکل فوق، جرم آبی را که در آن جا می‌شود، تعیین کرد.
• با این حال، همه مواد همگن نیستند. برای چنین افرادی اصطلاح "تراکم متوسط ​​بدن" ایجاد شد. برای به دست آوردن این مقدار، لازم است ρ هر جزء از یک ماده معین را به طور جداگانه دریابید و مقدار متوسط ​​را محاسبه کنید.

بدنه‌های متخلخل و دانه‌ای از جمله موارد زیر هستند:

• چگالی واقعی، که بدون در نظر گرفتن فضای خالی در ساختار تعیین می شود.
• چگالی خاص (ظاهری) که می توان آن را با تقسیم جرم یک ماده بر کل حجمی که آن را اشغال می کند محاسبه کرد.

این دو کمیت با ضریب تخلخل - نسبت حجم حفره ها (منافذ) به حجم کل بدن مورد مطالعه به یکدیگر مرتبط هستند.

چگالی مواد می تواند به عوامل مختلفی بستگی داشته باشد و برخی از آنها می توانند به طور همزمان این مقدار را برای برخی مواد افزایش دهند و برای برخی دیگر آن را کاهش دهند. به عنوان مثال، در دماهای پایین معمولاً این مقدار افزایش می یابد، با این حال، تعدادی از مواد وجود دارند که چگالی آنها در یک محدوده دمایی خاص غیرعادی رفتار می کنند. این مواد عبارتند از چدن، آب و برنز (آلیاژی از مس و قلع).

برای مثال ρ آب در دمای 4 درجه سانتیگراد بالاترین مقدار خود را دارد و سپس نسبت به این مقدار می تواند هم در حین گرمایش و هم در هنگام سرمایش تغییر کند.

همچنین شایان ذکر است که وقتی یک ماده از یک محیط به محیط دیگر (جامد-مایع-گاز) می‌گذرد، یعنی زمانی که حالت تجمع تغییر می‌کند، ρ نیز مقدار آن را تغییر می‌دهد و در پرش‌ها این کار را انجام می‌دهد: در طول انتقال از محیط افزایش می‌یابد. گاز به مایع و در هنگام تبلور مایع . با این حال، در اینجا نیز تعدادی استثنا وجود دارد. به عنوان مثال، بیسموت و سیلیکون ارزش کمی در انجماد دارند. یک واقعیت جالب: وقتی آب متبلور می شود، یعنی زمانی که به یخ تبدیل می شود، عملکرد آن را نیز کاهش می دهد و به همین دلیل است که یخ در آب فرو نمی رود.

چگونه به راحتی چگالی اجسام مختلف را محاسبه کنیم

ما به تجهیزات زیر نیاز خواهیم داشت:

• ترازو.
• سانتی متر (اندازه گیری)، اگر بدن مورد مطالعه در حالت تجمع جامد باشد.
• فلاسک حجمی، در صورتی که ماده مورد آزمایش مایع باشد.

ابتدا با استفاده از فلاسک سانتی متری یا حجمی حجم بدن مورد مطالعه را اندازه گیری می کنیم. در مورد مایع، ما به سادگی به مقیاس موجود نگاه می کنیم و نتیجه را یادداشت می کنیم. برای یک تیر چوبی مکعبی، بر این اساس، برابر با مقدار جانبی افزایش یافته به توان سوم خواهد بود. پس از اندازه گیری حجم، بدن مورد مطالعه را روی ترازو قرار دهید و مقدار جرم را یادداشت کنید. مهم! اگر در حال بررسی مایعی هستید، فراموش نکنید که جرم ظرفی را که ماده مورد بررسی در آن ریخته می شود، در نظر بگیرید. مقادیر تجربی بدست آمده را در فرمول شرح داده شده در بالا جایگزین می کنیم و شاخص مورد نظر را محاسبه می کنیم.

باید گفت که محاسبه این شاخص برای گازهای مختلف بدون ابزار خاص بسیار دشوارتر است، بنابراین در صورت نیاز به مقادیر آنها، بهتر است از مقادیر آماده از جدول چگالی مواد استفاده کنید.

همچنین برای اندازه گیری این مقدار از ابزارهای خاصی استفاده می شود:

• پیکنومتر چگالی واقعی را نشان می دهد.
• هیدرومتر برای اندازه گیری این شاخص در مایعات طراحی شده است.
• مته کاچینسکی و مته سیدلمن دستگاه هایی هستند که با آنها خاک ها را بررسی می کنند.
• تراکم سنج ارتعاش برای اندازه گیری مقدار معینی از مایع و گازهای مختلف تحت فشار استفاده می شود.

چگالی یک پارامتر فیزیکی یک ماده است که ارتباط نزدیکی با جرم و حجم آن دارد. رابطه بین این پارامترها معمولاً با فرمول p = m / V تعیین می شود که p چگالی ماده، m جرم آن و V حجم است. بنابراین، موادی که دارای حجم یکسان، اما جرم های متفاوت هستند، ظاهراً از نظر چگالی با یکدیگر تفاوت دارند. همین را می توان گفت اگر با جرم یکسان، هر ماده ای حجم متفاوتی داشته باشد.

در میان سایر مواد موجود در سیاره زمین، گازها کمترین چگالی را دارند. مایعات، به عنوان یک قاعده، با چگالی بالاتر در مقایسه با آنها مشخص می شوند و حداکثر مقدار این شاخص را می توان در جامدات یافت. به عنوان مثال، اسمیم به عنوان متراکم ترین فلز در نظر گرفته می شود.

اندازه گیری چگالی

برای اندازه‌گیری چگالی، و همچنین سایر حوزه‌های موضوعی، این مفهوم، یک واحد اندازه‌گیری پیچیده ویژه بر اساس رابطه چگالی با جرم و حجم یک ماده اتخاذ شده است. بنابراین، در سیستم بین‌المللی واحدهای اندازه‌گیری SI، واحدی که برای توصیف چگالی یک ماده استفاده می‌شود، کیلوگرم بر متر مکعب است که معمولاً به صورت kg/m³ نشان داده می‌شود.

با این حال، در مورد حجم بسیار کمی از یک ماده که برای اندازه گیری چگالی لازم است، استفاده از مشتقی از این واحد پذیرفته شده عمومی، که به عنوان تعداد گرم در سانتی متر مکعب بیان می شود، استفاده می شود. به صورت اختصاری، این واحد معمولاً g/cm³ نشان داده می شود.

علاوه بر این، چگالی مواد مختلف بسته به دما تمایل به تغییر دارد: در بیشتر موارد، کاهش دما مستلزم افزایش چگالی ماده است. به عنوان مثال، هوای معمولی در دمای +20 درجه سانتیگراد دارای چگالی برابر با 1.20 کیلوگرم بر متر مکعب است، در حالی که وقتی دما به 0 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، چگالی آن به 1.29 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش می یابد و با کاهش بیشتر به -50 درجه سانتیگراد چگالی هوا به 1.58 کیلوگرم بر متر مکعب می رسد. در عین حال، برخی از مواد از این قاعده مستثنی هستند، زیرا تغییر در چگالی آنها از الگوی مشخص شده تبعیت نمی کند: این شامل، به عنوان مثال، آب است.

برای اندازه گیری چگالی مواد از ابزارهای فیزیکی مختلفی استفاده می شود. به عنوان مثال می توان چگالی مایع را با استفاده از هیدرومتر اندازه گیری کرد و برای تعیین چگالی ماده جامد یا گازی می توان از پیکنومتر استفاده کرد.

تراکم- کمیت فیزیکی مشخص کننده خصوصیات فیزیکی یک ماده، که برابر است با نسبت جرم یک جسم به حجم اشغال شده توسط این جسم.

چگالی (چگالی یک جسم همگن یا چگالی متوسط ​​یک جسم ناهمگن) را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

[ρ] = kg/m³; [m] = کیلوگرم؛ [V] = m³.

کجا متر- وزن بدن، V- حجم آن؛ فرمول به سادگی یک نماد ریاضی برای تعریف اصطلاح "چگالی" است.

همه مواد از مولکول تشکیل شده اند، بنابراین جرم هر جسمی از جرم مولکول های آن تشکیل شده است. این شبیه به این است که جرم یک کیسه آب نبات مجموع جرم تمام آب نبات های کیسه است. اگر همه آب نبات ها یکسان باشند، می توان جرم یک کیسه آب نبات را با ضرب جرم یک آب نبات در تعداد آب نبات های موجود در کیسه تعیین کرد.

مولکول های یک ماده خالص یکسان هستند. بنابراین، جرم یک قطره آب برابر است با حاصل ضرب جرم یک مولکول آب و تعداد مولکول های موجود در قطره.

چگالی یک ماده نشان می دهد که جرم 1 m³ این ماده چقدر است.

چگالی آب 1000 کیلوگرم بر متر مکعب است، به این معنی که جرم 1 متر مکعب آب 1000 کیلوگرم است. این عدد را می توان با ضرب جرم یک مولکول آب در تعداد مولکول های موجود در 1 متر مکعب از حجم آن به دست آورد.
چگالی یخ 900 کیلوگرم بر مترمکعب است، یعنی جرم 1 متر مکعب یخ 900 کیلوگرم است.
گاهی اوقات از واحد چگالی g/cm³ استفاده می شود، بنابراین می توان آن را نیز گفتجرم 1 سانتی متر مربع یخ 0.9 گرم است.

هر ماده حجم معینی را اشغال می کند. و ممکن است معلوم شود که حجم دو جسم برابر است، و توده های آنها متفاوت است. در این مورد می گویند که چگالی این مواد متفاوت است.

همچنین وقتی جرم دو جسم برابر باشدحجم آنها متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، حجم یخ تقریبا 9 برابر بیشتر از حجم یک میله آهنی است.

چگالی یک ماده به دمای آن بستگی دارد.

با افزایش دما، چگالی معمولا کاهش می یابد. این به دلیل انبساط حرارتی است، زمانی که حجم افزایش می یابد در حالی که جرم بدون تغییر باقی می ماند.

با کاهش دما، چگالی افزایش می یابد. اگرچه موادی وجود دارند که چگالی آنها در یک محدوده دمایی خاص رفتار متفاوتی دارد. به عنوان مثال، آب، برنز، چدن. بنابراین، چگالی آب در دمای 4 درجه سانتی گراد حداکثر مقدار دارد و با افزایش و کاهش دما نسبت به این مقدار کاهش می یابد.

هنگامی که حالت تجمع تغییر می کند، چگالی یک ماده به طور ناگهانی تغییر می کند: چگالی در طول انتقال از حالت گازی به مایع و زمانی که مایع جامد می شود افزایش می یابد. آب، سیلیکون، بیسموت و برخی مواد دیگر از این قاعده مستثنی هستند، زیرا چگالی آنها هنگام جامد شدن کاهش می یابد.

حل مسئله

وظیفه شماره 1.
یک صفحه فلزی مستطیلی به طول 5 سانتی متر، عرض 3 سانتی متر و ضخامت 5 میلی متر دارای جرم 85 گرم است؟

تجزیه و تحلیل یک مشکل فیزیکیبرای پاسخ به سوال مطرح شده، باید چگالی ماده ای را که صفحه از آن ساخته شده است، تعیین کرد. سپس با استفاده از جدول چگالی مشخص کنید که مقدار چگالی پیدا شده با کدام ماده مطابقت دارد. این مشکل در این واحدها (یعنی بدون تبدیل به SI) قابل حل است.

وظیفه شماره 2.
یک توپ مسی با حجم 200 سانتی متر مکعب، 1.6 کیلوگرم جرم دارد. مشخص کنید که این توپ جامد یا خالی است. اگر توپ خالی است، حجم حفره را تعیین کنید.

تجزیه و تحلیل یک مشکل فیزیکیاگر حجم مس کمتر از حجم کره V مس باشد

وظیفه شماره 3.
قوطی که 20 کیلوگرم آب را در خود جای می دهد با بنزین پر می شود. جرم بنزین را در قوطی تعیین کنید.

تجزیه و تحلیل یک مشکل فیزیکیبرای تعیین جرم بنزین در یک قوطی، باید چگالی بنزین و ظرفیت قوطی را که برابر با حجم آب است، پیدا کنیم. حجم آب را با جرم و چگالی آن تعیین می کنیم. چگالی آب و بنزین را در جدول پیدا می کنیم. بهتر است مشکل را در واحدهای SI حل کنید.

وظیفه شماره 4.
آلیاژی از 800 سانتی متر مکعب قلع و 100 سانتی متر مکعب سرب ساخته شد. چگالی آن چقدر است؟ نسبت جرمی قلع و سرب در آلیاژ چقدر است؟

تعریف

وزنیک کمیت فیزیکی اسکالر است که ویژگی های اینرسی و گرانشی اجسام را مشخص می کند.

هر بدنی "مقاومت می کند" در تلاش برای تغییر آن است. به این خاصیت اجسام اینرسی می گویند. به عنوان مثال، یک راننده نمی تواند فوراً یک ماشین را متوقف کند، وقتی می بیند عابر پیاده به طور ناگهانی به جاده جلوی خود می پرد. به همین دلیل جابجایی کمد لباس یا مبل دشوار است. تحت تأثیر یکسان اجسام اطراف، یک جسم می تواند به سرعت سرعت خود را تغییر دهد، در حالی که جسم دیگر، در شرایط مشابه، می تواند بسیار کندتر تغییر کند. گفته می شود که جسم دوم بی اثرتر است یا جرم بیشتری دارد.

بنابراین، اندازه گیری اینرسی یک جسم، جرم اینرسی آن است. اگر دو جسم با یکدیگر تعامل داشته باشند، در نتیجه سرعت هر دو جسم تغییر می کند، یعنی. در فرآیند تعامل، هر دو بدن به دست می آورند.

نسبت مدول های شتاب اجسام متقابل برابر است با نسبت معکوس جرم آنها:

معیار برهمکنش گرانشی جرم گرانشی است.

به طور تجربی ثابت شده است که جرم اینرسی و گرانشی با یکدیگر متناسب هستند. با انتخاب ضریب تناسب برابر با وحدت، از برابری جرم اینرسی و گرانشی صحبت می کنند.

در سیستم SI واحد جرم کیلوگرم است.

جرم دارای خواص زیر است:

1. جرم همیشه مثبت است.
2. جرم یک سیستم از اجسام همیشه برابر است با مجموع جرم هر یک از اجسام موجود در سیستم (ویژگی افزودنی).
3. در چارچوب، جرم به ماهیت و سرعت حرکت بدن بستگی ندارد (ویژگی تغییر ناپذیر).
4. جرم یک سیستم بسته در طول هر گونه فعل و انفعالات بدنه سیستم با یکدیگر حفظ می شود (قانون بقای جرم).

چگالی مواد

چگالی یک جسم جرم در واحد حجم است:

واحد اندازه گیری چگالی در سیستم SI کیلوگرم بر متر .

مواد مختلف چگالی متفاوتی دارند. چگالی یک ماده به جرم اتم هایی که از آن تشکیل شده و به چگالی بسته بندی اتم ها و مولکول های موجود در ماده بستگی دارد. هر چه جرم اتم ها بیشتر باشد، چگالی ماده بیشتر می شود. در حالت های مختلف تجمع، چگالی بسته بندی اتم های یک ماده متفاوت است. در جامدات، اتم ها بسیار محکم بسته می شوند، بنابراین مواد در حالت جامد دارای بالاترین چگالی هستند. در حالت مایع، چگالی یک ماده تفاوت قابل توجهی با چگالی آن در حالت جامد ندارد، زیرا چگالی بسته بندی اتم ها هنوز بالاست. در گازها، مولکول ها ضعیف به یکدیگر متصل می شوند و در فواصل طولانی از یکدیگر دور می شوند، چگالی بسته بندی اتم ها در حالت گازی بسیار کم است، بنابراین، در این حالت، مواد دارای کمترین چگالی هستند.

بر اساس داده‌های مشاهدات نجومی، میانگین چگالی ماده در کیهان مشخص شد. اگر ماده را در کل حجم کهکشان خود "گسترش دهیم"، چگالی متوسط ​​ماده در آن تقریباً برابر با 0.000 000 000 000 000 000 000 000 5 g/cm 3 خواهد بود. چگالی متوسط ​​ماده در کیهان تقریباً شش اتم بر متر مکعب است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش کنید	یک توپ چدنی با حجم 125 سانتی متر، جرم آن 800 گرم است، آیا این توپ جامد است یا توخالی؟
راه حل	بیایید چگالی توپ را با استفاده از فرمول محاسبه کنیم: بیایید واحدها را به سیستم SI تبدیل کنیم: حجم سانتی متر متر وزن گرم کیلوگرم چگالی چدن طبق جدول 7000 کیلوگرم بر متر مکعب است. از آنجایی که مقداری که به دست آوردیم کمتر از مقدار جدول است، توپ توخالی است.
پاسخ دهید	توپ توخالی است.

مثال 2

ورزش کنید	در حین سانحه نفتکش، لکه ای به قطر 640 متر و ضخامت متوسط ​​208 سانتی متر در خلیج فارس ایجاد شد اگر چگالی آن 800 کیلوگرم بر متر بود چقدر نفت در دریا بود؟
راه حل	با فرض گرد بودن لکه نفتی، مساحت آن را تعیین می کنیم: با در نظر گرفتن این واقعیت که حجم لایه روغن برابر است با حاصلضرب ناحیه لغزنده و ضخامت آن: چگالی روغن: توده روغن ریخته شده از کجا آمده است: واحدها را به سیستم SI تبدیل می کنیم: ضخامت متوسط ​​cm m.
پاسخ دهید	یک کیلوگرم نفت در دریا بود.

مثال 3

ورزش کنید	این آلیاژ از قلع با وزن 2.92 کیلوگرم و سرب با وزن 1.13 کیلوگرم تشکیل شده است. چگالی آلیاژ چقدر است؟
راه حل	چگالی آلیاژی: