Плотность вещества — формулы и примеры вычислений величины

Формула и удивительная история её возникновения

Самая обычная формула для большинства случаев имеет вид: m = pV , где m – масса тела, p и V – плотность вещества и его объём, занимаемый в пространстве соответственно. Можно, конечно, не заморачиваться и посчитать всё на онлайн-ресурсах, но знать формулу всё же полезно. Соответственно V = m / p , p = m / V .

Самое интересное – это то, что формулу нашёл мужик, который бегал голышом по улице и был при этом другом царя. Интересно? Тогда следующие три абзаца для вас.

Был в Древней Греции такой царь-тиран, как Гиерон II. Он начал подозревать, что его корону сделали не из чистого золота и ювелиры его облапошили. Но Гиерон не знал, как можно это доказать. Тогда он обратился к умнейшему человеку того времени – Архимеду

Получив приказ разобраться с делами государственной важности, Архимед день за днём стал искать решение вопроса

Ох, и нелёгкая же задачка выпала учёному. Ведь на то время не было ни нужных формул, ни современных девайсов, ни гугла, чтобы быстренько найти решение. И вот однажды, придя в баню и погрузившись в неё, Архимед заметил, что выливающаяся вода равна по объёму тому, что погружено в воду.

Эврика! – Прокричал Архимед и нагишом поспешил в свою лабораторию проводить опыты. Учёный сложил все данные в своей голове и позже проделал следующий опыт: он взял корону и опустил её в воду. Затем он взял кусок золота такого же веса и опустил его также в воду. Объём вытесненной воды получился разным. Если бы корона была сделана из чистого золота, то её объём и слитка совпали. Это доказывало то, что ювелиры обманули царя. Кто бы мог подумать, что одно из величайших открытий появилось благодаря обманщикам, тирану и учёному.

Взаимосвязь плотности и массы тела

Плотность тела и его масса взаимосвязаны между собой и влияют на друг друга. Плотность тела определяется отношением его массы к его объему.

Формула для расчета плотности тела выглядит следующим образом:

Плотность (ρ) = Масса (m) / Объем (V)

Таким образом, чтобы вычислить плотность тела, необходимо знать его массу и объем.

Масса тела определяет количество материала, из которого оно состоит. Чем больше масса, тем плотнее тело будет при том же объеме. Например, если взять два одинаковых по объему груза, но один из них будет иметь большую массу, то его плотность будет выше.

Объем тела – это его пространство, которое оно занимает. Чем меньше объем, тем плотнее тело будет при той же массе. Например, учебники обычно имеют большую плотность по сравнению с шариками для гольфа, потому что они занимают меньше пространства.

Таким образом, плотность тела зависит как от его массы, так и от его объема. Эти два фактора взаимосвязаны и влияют на плотность тела.

Понимание взаимосвязи плотности и массы тела является важным для изучения различных физических явлений и процессов, а также для решения практических задач в области инженерии, строительства и техники.

Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!

Дата: 2008-12-08

Жидкость — непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколь угодно малых cил, но в отличие от газа мало изменяющая свою плотность при изменении давления.

В аэромеханике применяют термин «капельная жидкость» с целью под­черкнуть отличие жидкости от газа; газ в этих случаях называют «сжимае­мой жидкостью».

Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими (бингамовскими). В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя.

Основные свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость и др.

Плотность ρ – масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости

где m – масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС – г/см 3 , в системе МКГСС – кгс·с 2 /м 4 , а в системе СИ – кг/м 3 .

Удельный вес γ – вес жидкости в единице объема:

где G – вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС – дин/см 3 , в системе МКГСС – кгс/м 3 , а в системе СИ – Н/м 3 .

Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g – ускорение свободного падения.

Плотность и удельный вес некоторых технических жидкостей.

Жидкость	t, 0 С	ρ, кг/м 3 ; γ, кгc/м 3	γ, H/м 3	ρ, кгc&middotc 2 /м 4
Автол 10	20	920	9025	93,8
Алкоголь (безводный)	20	795	7799	81,0
Аммиак	-34	684	6710	69,7
Анилин	15	1004	9849	102
Ацетон	15	790	7750	80,5
Бензин	15	680 – 740	6671 – 7259	69,3 – 75,4
Битум	–	930 – 950	9123 – 9320	94,8 – 96,8
Вода дистиллированная	4	1000	9810	102
Вода морская	4	1020-1030	10006-10104	104-105
Глицирин (безводный)	15	1270	11772	129
Гудрон	15	930-950	9123-9320	94,8-96,8
Деготь каменно-угольный	15	1200	12459	122
Керосин	15	790 – 820	7750-8044	80,5 – 93,5
Мазут	15	890 – 940	8731 – 9221	90,7 – 95,8
Масло:
-вазелиновое	20	860 – 890	8437 – 8731	87,7 – 90,7
-индустриальное 12	20	876 – 891	8594 – 8741	89,3 – 90,8
-индустриальное 20	20	881 – 901	8643 – 8839	89,8 – 93,3
-индустриальное 30	20	886 – 916	8692 – 8986	90,3 – 93,4
-индустриальное 45 и 50	20	890 – 930	8731 – 9123	90,7 – 94,8
-индустриальное 45 и 50	20	890 – 930	8731 – 9123	90,7 – 94,8
-касторовое	20	960	9418	97,8
-машинное	20	898	8809	91,5
-трансформаторное	20	887 – 896	8701 – 8790	90,4 – 91,3
-турбинное 30 и 32	20	894 – 904	8770 – 8868	91,1 – 92,1
Молоко цельное	20	1029	10094	103
Нефть натуральная	15	700 – 900	6867 – 8829	71,4 – 91,7
Пиво	15	1040	10202	106
Ртуть	20	13546	132886	1381
Спирт метиловый	15	810	7946	82,6
Спирт этиловый	15-18	790	7750	80,5
Чугун расплавленный	17	1210	11870	123

Читать также: Лазер станок по дереву

Плотность воды и ртути при разных температурах.

Просмотров: 164260

Комментарии к этой статье!!

Комментарий добавил(а): mqsqt Дата: 2011-09-03

Комментарий добавил(а): Баштаг Дата: 2012-10-29

Комментарий добавил(а): Саня Дата: 2013-11-12

Комментарий добавил(а): Ир Дата: 2014-01-15

Комментарий добавил(а): ир Дата: 2014-04-28

Комментарий добавил(а): lelik Дата: 2014-10-20

Nicego ne ponyala

Комментарий добавил(а): sens Дата: 2014-10-23

Спасибо огромное за таблицу ж-тей. Очень пригодилась. ))))

Комментарий добавил(а): юрий Дата: 2014-12-30

Комментарий добавил(а): эдльд Дата: 2015-01-28

Комментарий добавил(а): Виталий Дата: 2018-05-14

Большое спасибо за материал

Добавить Ваш комментарий

ВИДЕОКУРС Ваша Первая Зеркалка

8 разделов по всем аспектам фотосъемки; 73 видеоурока; 6 часов 31 минута самых лучших материалов; 5,7 Гб материала на двухслойном DVD;

Формулы расчета плотности тела в физике

1. Формула плотности массы:

Плотность массы (п) = масса (m) / объем (V)

2. Формула плотности энергии:

Плотность энергии (ε) = энергия (Е) / объем (V)

3. Формула объемной плотности заряда:

Объемная плотность заряда (ρ) = заряд (Q) / объем (V)

4. Формула линейной плотности заряда:

Линейная плотность заряда (λ) = заряд (Q) / длина (l)

5. Формула плотности потока магнитного поля:

Плотность потока магнитного поля (B) = магнитный поток (Φ) / площадь (A)

6. Формула относительной плотности:

Относительная плотность (d) = плотность вещества (ρ) / плотность воды при 4 °C

Эти формулы позволяют расчитывать плотность тела в различных физических контекстах, будь то масса, энергия, заряд или магнитное поле. Используя эти формулы, можно получить точные значения плотности и более глубоко понять физические свойства тела.

Как использовать плотность формулы в практических задачах?

Плотность формулы — это важный понятие в физике и химии, которое позволяет рассчитать массу вещества, содержащегося в единице объема. Знание плотности формулы может быть полезно во многих практических задачах, например, при решении следующих задач:

1. Определение массы вещества: Если известны объем и плотность формулы, можно рассчитать массу вещества. Для этого необходимо умножить плотность на объем:

   Например, если плотность формулы равна 2 г/см³, а объем составляет 5 см³, то масса вещества будет равна 10 г.

2. Нахождение объема вещества: Если известна масса и плотность формулы, можно рассчитать объем вещества. Для этого необходимо разделить массу на плотность:

   Например, если масса вещества равна 15 г, а плотность формулы составляет 3 г/см³, то объем будет равен 5 см³.

3. Определение плотности: Если известны масса и объем вещества, можно рассчитать плотность формулы. Для этого необходимо разделить массу на объем:

   Например, если масса вещества равна 10 г, а объем составляет 2 см³, то плотность формулы будет равна 5 г/см³.

Использование плотности формулы в практических задачах позволяет решать различные задачи, связанные с расчетами массы, объема и плотности вещества. Знание этого понятия поможет в решении задач как в физике, так и в химии, а также в других областях науки и техники.

Как найти плотность вещества

Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела . То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см)^3 =1000кг/м^3 . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение — это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Во многих отраслях промышленного производства, а также в строительстве и сельском хозяйстве используется понятие «плотность материала». Это вычисляемая величина, которая является отношением массы вещества к занимаемому им объему. Зная такой параметр, например, у бетона, строители могут рассчитать необходимое количество его при заливке разных железобетонных конструкций: строительных блоков, перекрытий, монолитных стен, колонн, защитных саркофагов, бассейнов, шлюзов и других объектов.

Силы, действующие на погруженное в жидкость тело

Выталкивающая сила.

Наблюдение. Почему сложно погрузить мяч в воду и почему он выпрыгивает из воды, как только мы его бросаем? Почему в море плавать легче, чем в озере? Почему мы можем поднять камень в воде, а не в воздухе?

Газы очень похожи на жидкости. Воспитательная сила также действует на тела, находящиеся в газе. Под действием этой силы воздушные шары, метеозонды и детские шары, наполненные водородом, поднимаются вверх. А от чего зависит выталкивающая сила?

Опыт 1. Два тела разного объема, но одинаковой массы, погрузим полностью в одну и ту же жидкость (воду). Мы видим, что тело большего объема выталкивается из жидкости (воды) с большей силой.

Опыт 2. Два тела одинакового объема и массы полностью погружены в разные жидкости, например воду и керосин. Неуравновешенность в данном случае свидетельствует о том, что на тело в воде действует большая плавучесть, это можно объяснить тем, что плотность воды больше плотности керосина.

Обобщая результаты наблюдений и опытов можно сделать следующий вывод.

Это утверждение называется законом Архимеда, древнегреческого ученого, который открыл его и, согласно легенде, успешно применил его для решения практической задачи: он определил, содержала ли золотая корона царя Гиерона примеси серебра. Сила, которая выталкивает тело из жидкости или газа, также называется силой Архимеда.

Основываясь на законе Архимеда, вы можете сразу написать формулу для определения силы плавучести, но чтобы лучше понять, почему она возникает, мы выполним несложные вычисления. Для этого рассмотрим тело в форме прямоугольного стержня, погруженного в жидкость так, чтобы его верхний и нижний края были параллельны поверхности жидкости. 

Посмотрим, к чему приведет действие сжимающих сил на поверхность этого тела.

Согласно закону Паскаля горизонтальные силы F3 и F4, действующие на симметричные боковые поверхности стержня, попарно равны по величине и противоположно направлены. Стержни вверх не толкают, а только сжимают с боков

Обратите внимание на силы гидростатического давления на верхнем и нижнем крае стержня

Общая характеристика

Каждый элемент занимает индивидуальную величину. Определение плотности может обозначаться греческой буквой ρ, D или d. Если объемы двух тел одинаковы, а массы различны, тогда плотности не идентичны.

Основные понятия

Определения и характеристики показателя известны с 7 класса школьной программы химии. Плотность представляет собой физическую величину о свойствах вещества. Это удельный вес любого элемента. Существует средняя и относительная плотность. Последняя классификация — это отношение плотности (П) вещества к П эталонного вещества. Часто за эталон принимают дистиллированную воду. Единица измерения П- кг/м3 в интернациональной системе.

Формула нахождения плотности:

P = m/V

Обозначения:

• m — масса.
• V — объем.

Кроме стандартной формулы плотности, применяемой для твердых состояний веществ, имеется формула для газообразных элементов в нормальных условиях.

ρ (газа) = M/Vm M

Расшифровка:

• М — молярная масса газа [г/моль].
• Vm — объем газа (в норме 22,4 л/моль).

Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность, вычисляемую без учета пустот, и удельную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему объему. Истинную П получают через коэффициент пористости — доли объема пустот в занимаемом объеме. Для сыпучих тел удельная П называется насыпной.

Способы измерения:

• Пикнометр. Измеряет истинную П.
• Ареометр, денсиметр, плотномер. Используется для жидкого состояния.
• Бурик. Измеряет П почвы.

Вещества состоят из молекулярных структур, масса тела формируется из скопления молекул. Аналогично вес пакета с карамелью складывается из масс всех конфет в мешке. Если все сладости одинаковые, то массу упаковки определяют умножением веса одной конфеты на количество штук.

Молекулярные частицы чистого вещества одинаковы, поэтому вес капли воды равен произведению массы 1 молекулы Н2О на число составляющих молекул в капле. Плотность вещества показывает, чему равна масса одного кубического метра.

Плотность воды — 1000 кг/м³, а масса 1 м³ Н2О равна 1000 килограмм. Это число можно вычислить, умножив массу 1 молекулы воды на количество молекулярных частиц, содержащихся в 1 м3 объема.

При равнозначности физических масс двух тел их объемы различаются. Например, объём льда в девять раз больше объема бруска из металлического сплава. Масса тела распределяется неодинаково, устанавливает П в каждой точке тела.

Влияние факторов

П зависит от давления и температуры. При высоком давлении молекулы плотно прилегают друг к другу, поэтому вещество обладает значительной плотностью.

Зависимость показателей учитывается при расчете П. При повышении температуры П снижается из-за термического расширения, при котором объем вырастает, а масса остается прежней. Если температура снижается, П увеличивается, хотя имеются вещества, П которых при некоторых условиях температурного режима ведет себя иначе. Это вода, бронза, чугун. При фазовом переходе, модифицировании агрегатного состояния П меняется скачками. Условия вычисления зависят от свойств веществ, молекулярных элементов. Для разных природных объектов П изменяется в широком диапазоне.

П воды ниже П льда из-за молекулярной структуры твердой формы жидкости. Вещество, переходя из жидкой в твердую форму, изменяет молекулярную структуру, расстояние между составными частицами сужается и плотность увеличивается. Зимой, если забыть слить воду из труб, их разрывает на части после замерзания. На П Н2О влияют примеси. У морской воды знак П выше, чем у пресной. При соединении в одном стакане двух типов жидкости пресная останется на поверхности. Чем выше концентрация соли, тем больше П воды.

Когда плотность вещества больше П воды, оно полностью погрузится в воду. Предметы, сделанные из материала по низкой П, будут плавать на поверхности воды. На практике эти свойства используются человеком. Сооружая суда, инженеры-проектировщики применяют материалы с высокой П. Корабли, теплоходы, яхты смогут затонуть во время плавания, в корпусах суден создают специальные полости, наполненные воздухом, ведь его П ниже плотности воды.

Жирные пятна масла, нефти, бензина остаются на поверхности воды из-за низкой П маслянистых веществ.

Плотность однородных тел

Определение 2

Плотностью однородных тел называют отношение массы тела к его объему.

В понятие плотности вещества вмещают определение плотности однородного и равномерно распределенного тела с неоднородной структурой, которое состоит из этого вещества. Это постоянная величина и для большего понимания информации формируют специальные таблицы, где собраны все распространенные вещества. Значения по каждому веществу разделены на три составляющие:

• плотность тела в твердом состоянии;
• плотность тела в жидком состоянии;
• плотность тела в газообразном состоянии.

Вода достаточно однородное вещество. Некоторые вещества не столь однородны, поэтому для них определяют среднюю плотность тела. Для выведения этого значения необходимо знать результат ρ вещества по каждому компоненту в отдельности. Сыпучие и пористые тела обладают истинной плотностью. Она определяется без учета пустот в своей структуре. Удельную плотность можно рассчитать путём деления массы вещества на весь занимаемый им объём.

Подобные величины связаны между собой коэффициентом пористости. Он представляет собой отношение объёма пустот к общему объёму тела, которое в данный момент исследуется.

Плотность веществ зависит от многих дополнительных факторов. Ряд из них одновременно повышают для одних веществ эту величину, а для остальных — понижают. При низкой температуре происходит увеличение плотности вещества. Некоторые вещества способны реагировать на изменение температурного режима по-разному. В этом случае принято говорить, что плотность при определённом температурном диапазоне ведёт себя аномальным образом. К таким веществам часто относят бронзу, воду, чугун и некоторые другие сплавы. Плотность воды имеет наибольший показатель при 4 градусах по Цельсию. При дальнейшем нагреве или охлаждении этот показатель также существенно может изменяться.

Метаморфозы с плотностью воды происходят при переходе из одного агрегатного состояния в другое. Показатель ρ меняет в этих случаях свои значения скачкообразным образом. Он поступательно увеличивается при переходе в жидкость из газообразного состояния, а также в момент кристаллизации жидкости.

Существует, и немало, исключительных случаев. Например, кремний имеет при затвердевании небольшие значения по плотности.

Как вычислить плотность формулы?

Вычисление плотности формулы является важным этапом при решении различных задач и проблем в науке, инженерии и других областях. Плотность формулы позволяет определить количество информации, содержащейся в формуле, с учетом объема занимаемого места. Как правило, плотность формулы выражается в битах на символ.

Для вычисления плотности формулы необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определите количество символов в формуле. Символом может быть буква, цифра, математический знак или любой другой элемент, имеющий значение в контексте формулы.
2. Определите объем занимаемого места формулой. Объем может быть представлен в виде числа символов или же может быть измерен в байтах.
3. Разделите количество символов на объем занимаемого места. Полученное значение будет являться плотностью формулы.

Например, если в формуле содержится 100 символов и она занимает 10 байт, то плотность формулы будет равна 10 символам на байт.

Вычисление плотности формулы имеет практическое применение в различных областях. Например, в информационной технологии плотность формулы может использоваться для оптимизации хранения и передачи данных. Чем выше плотность формулы, тем более компактно можно представить информацию и тем быстрее можно будет передать или сохранить ее.

Примеры расчета плотности формулы
Количество символов
Объем занимаемого места
Плотность формулы

300
50 байт
6 символов на байт

200
100 байт
2 символа на байт

500
200 байт
2.5 символа на байт

Таким образом, вычисление плотности формулы является важным инструментом для определения эффективности использования места при хранении и передаче информации. Зная плотность формулы, можно выбрать наиболее оптимальные способы представления данных.

Равновесие тел в жидкости

Закон Архимеда

Гравитационное поле Земли создает гидростатическое давление, которое приводит к существованию статической подъемной силы, действующей на тела, погруженные в жидкость. Закон, определяющий величину силы плавучести, был открыт Архимедом: данная сила (сила Архимеда (Fa)) равна весу жидкости, объем которой равен объему погруженной в нее части тела:

где ρ — плотность жидкости (газа); V — объем тела, находящийся в веществе; g — ускорение свободного падения.

Сила Архимеда проявляется только при наличии силы тяжести. Таким образом, в условиях невесомости гидростатическое давление равно нулю, что означает Fa = 0.

Сила Архимеда направлена вверх. Он проходит через центр масс вытесняемой телом жидкости (эта точка обозначается буквой С). Точка C называется центром возвышения тела. Положение точки плавучести определяет баланс и устойчивость тела плавучести.

Условия плавания тела в жидкости.

Закон Архимеда позволяет нам объяснить проблемы, связанные с парением тел. Представьте себе тело, которое помещено в жидкость и предоставлено самому себе. Тело тонет, когда его вес превышает вес вытесняемой им жидкости. Когда вес тела и вес жидкости, которую оно перемещает, одинаковы, тело находится в равновесии в жидкости.

Тело плавает и перемещается к поверхности жидкости, если вес жидкости, выталкиваемой телом, превышает вес тела. Когда он поднимается на поверхность жидкости, тело плавает. В этом случае деталь может выступать над поверхностью жидкости.

Условия плавания тел в жидкости для однородных тел (плотность вещества тела ρ=const) определяют следующим образом:

Для неоднородных тел используют понятие средней плотности, при этом среднюю плотность тела сравнивают с плотностью жидкости.

При рассмотрении движения тела на границе жидкостей имеющих разные плотности, учитывают, что сила Архимеда равна:

ρ1 — плотность первой жидкости; ρ2 — плотность второй жидкости; V1 — объем части тела, находящийся в первой жидкости; V2 — объем этого же тела, находящийся во второй жидкости.

Равновесие тел в жидкости

Если средняя плотность тела меньше плотности жидкости, часть тела будет выступать над поверхностью

Для плавучих сооружений очень важно понятие устойчивости плавания. При определении устойчивости баланса тела случаи делятся:

• тело полностью погружено в жидкость;
• тело частично погружено в жидкость.

Если тело полностью находится в жидкости и плавает в ней (средняя плотность тела равна плотности жидкости), то для возможных поворотов и движений центр тяжести тела и центр плавучести не меняют свое положение относительно тела. Равновесие устойчиво, если центр тяжести тела находится ниже центра плавучести.

Если бы тело и жидкость были абсолютно несжимаемыми (или их сжимаемость была бы одинаковой), баланс тела был бы безразличен. Но на самом деле твердые тела, как правило, имеют меньшую сжимаемость, чем жидкости. Корпуса из таких материалов равномерно плавают в жидкостях одинаковой плотности.

Гораздо более сложный случай, когда тело не полностью находится в жидкости, когда деталь выступает над свободной поверхностью жидкости. В этом случае перемещение тела из положения равновесия вызывает изменение формы объема жидкости, которую тело вытесняет. Происходит изменение положения центра плавучести относительно тела.

Устойчивость равновесия такого тела определяется представлением о метацентре плавающего тела. Это точка, назовем ее M, которая получается на пересечении вертикальной оси симметрии тела и линии действия силы плавучести. Если метацентр расположен выше центра масс тела, то момент силы плавучести пытается вернуть тело в равновесие, а значит, тело плавает равномерно.

Как использовать данные о плотности в повседневной жизни?

Расчет доз: зная плотность вещества, можно рассчитать дозу, необходимую для достижения определенного эффекта и не превысить допустимый уровень

Например, при приеме лекарственных средств важно знать их плотность, чтобы правильно рассчитать дозировку и избежать возможных побочных эффектов

Гидравлика: в строительстве или при подобных работах важно знать плотность грунта или бетона, чтобы правильно рассчитать их прочность и устойчивость к нагрузкам. Также это необходимо при проектировании мостов, дамб и других сооружений

Пищевая промышленность: знание плотности различных ингредиентов поможет оптимизировать процесс приготовления блюд и выпечки

Также это важно для рассчета необходимого количества компонентов в производстве пищевых продуктов

Автодело: плотность масла является важным параметром при замене его в двигателе автомобиля и может повлиять на его работу. Также знание плотности топлива необходимо для рассчета пробега и избежания возможных проблем в работе двигателя.

Крафтовое пиво: плотность пива используется в производстве крафтовых сортов для определения их крепости. Чем выше плотность, тем выше крепость пива.

Также плотность используется в таких областях, как химический и нефтехимический производства, авиационная и космическая промышленность и др.

Однородные и неоднородные тела

Записанная выше формула плотности соответствует так называемой средней ρ для рассматриваемого тела. Если же выделить в нем некоторый небольшой объем, то рассчитанная величина ρi может сильно отличаться от предыдущего значения. Связан этот факт с наличием неоднородного распределения массы по объему. В таком случае плотность ρi называют локальной.

Рассматривая вопрос неоднородного распределения вещества, представляется интересным пояснить один момент. Когда мы начинаем рассматривать элементарный объем близкий к атомным масштабам, то нарушается понятие непрерывности среды, а значит, использовать характеристику локальной плотности не имеет никакого смысла. Известно, что практически вся масса атома сконцентрирована в его ядре, радиус которого составляет порядка 10-13 метра. Плотность ядра оценивают огромной цифрой. Это 2,3 * 1017 кг/м3.

Методы физического исследования

Как известно, среди методов исследования явлений природы выделяют наблюдение и эксперимент. Проводить наблюдения за природными явлениями учат в начальной школе: проводят простейшие измерения, зачастую ведут «Календарь природы». Эти формы обучения способны привести ребенка к необходимости изучения мира, сопоставления наблюдаемых явлений, выявления причинно-следственных связей.

Однако только полноценно проведенный эксперимент даст в руки юному исследователю инструменты в раскрытии тайн природы. Развитие экспериментальных, исследовательских навыков осуществляется на практических занятиях и в ходе выполнения лабораторных работ.

Проведение эксперимента в курсе физики начинают с определений таких физических величин, как длина, площадь, объем. При этом устанавливается связь между математическими (для ребенка достаточно абстрактными) и физическими знаниями. Обращение к опыту ребенка, рассмотрение давно известных ему фактов с научной точки зрения способствует формированию у него необходимой компетентности. Цель обучения в этом случае — стремление к самостоятельному постижению нового.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Плотность железа 7,8 г/см3. Чему равна плотность железа в кг/м3?

1) 0,078 кг/м3
2) 7,8 кг/м3
3) 7800 кг/м3
4) 7 800 000 кг/м3

2. Две тележки массами 200 г и 400 г соединены сжатой пружиной и скреплены нитью. После того, как нить пережгли, пружина распрямилась, и тележки разъехались. Первая тележка приобрела скорость, равную 0,5 м/с. Какую скорость приобрела вторая тележка?

1) 0,25 м/с
2) 0,5 м/с
3) 1 м/с
4) 2 м/с

3. При взаимодействии двух тел каждое из них приобретает ускорение. Ускорение одного тела массой 200 г равно 1 м/с2. Ускорение другого тела массой 500 г равно

1) 2,5 м/с2
2) 1 м/с2
3) 0,5 м/с2
4) 0,4 м/с2

4. Массу тела измеряют,

А. взвешивая его на рычажных весах
Б. приведя во взаимодействие с телом известной массы

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

5. Три тела имеют одинаковый объём. Плотности веществ, из которых изготовлены эти тела, соотносятся как ​\( \rho_1<\rho_2<\rho_3 \)​. Как соотносятся массы этих тел?

1) ​\( m_1=m_2=m_3 \)​
2) ​\( m_1>m_2>m_3 \)
3) ​\( m_1<m_2<m_3 \)
4) ​\( m_1<m_2>m_3 \)

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма, на которой представлены значения массы двух тел равного объёма. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?

1) ​\( \rho_1=2\rho_2 \)​
2) \( \rho_1=1,5\rho_2 \)​
3) \( \rho_1=\rho_2 \)​
4) \( \rho_1=0,5\rho_2 \)​

7. Три кубика одинакового объёма сделаны из разных материалов. Плотности этих материалов соотносятся как ​\( \rho_1>\rho_2>\rho_3 \)​. Как соотносятся массы этих тел?

1) ​\( m_1<m_2<m_3 \)
2) \( m_1=m_2=m_3 \)
3) \( m_1>m_2>m_3 \)
4) \( m_1>m_2<m_3 \)

8. На рисунке приведены графики зависимости массы двух тел от их объёма. Сравните значения плотности этих тел.

1) ​\( \rho_1<\rho_2 \)​
2) \( \rho_1=\rho_2 \)
3) \( \rho_1>\rho_2 \)
4) \( \rho_1\leq\rho_2 \)

9. Чему равна масса льдины объёмом 0,2 м3, если плотность льда 0,9 г/см3?

1) 0,18 кг
2) 4,5 кг
3) 18 кг
4) 180 кг

10. Отвечая на вопрос учителя о том, какую величину называют плотностью вещества, учащиеся давали разные ответы, среди которых были следующие:

А. Плотность вещества — физическая величина, прямо пропорциональная массе тела и обратно пропорциональная его объёму.
Б. Плотность вещества — физическая величина, рав-
ная отношению массы тела к его объёму.

Правильный ответ:

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

11. Ниже приведены таблица плотности веществ и четыре утверждения. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера

1) Масса 6 м3 машинного масла равна массе 2 м3 алюминия
2) Объём стальной детали больше объёма алюминиевой детали при их одинаковой массе
3) Объём 0,5 кг машинного масла примерно в 2 раза меньше объёма 0,8 кг спирта
4) Масса 5 м3 цинка меньше массы 30 м3 воды

12. Установите соответствие между физическими величинами в левом столбце и их зависимостью от выбора системы отсчёта в правом столбце. В таблице под номером
физической величины левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента из правого столбца.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) масса
Б) время
B) скорость

ПОНЯТИЕ
1) относительная
2) инвариантная

Часть 2

13. Два мяча: один массой 200 г, другой массой 250 г после столкновения разлетелись в разные стороны. Мяч меньшей массы в результате столкновения приобрёл скорость 5 м/с. Чему равен путь, который пролетит за 2 с мяч большей массы? Считать, что скорость мяча за это время не изменится.

Измерение плотности вещества

При эффективном измерении плотности вещества обычно используют специальное оборудование. Оно состоит из:

• весов;
• измерительного прибора в виде линейки;
• мерной колбы.

Если исследуемое вещество находится в твердом состоянии, то в качестве измерительного прибора используют мерку в виде сантиметра. Если исследуемое вещество находится в жидком агрегатном состоянии, то при измерениях используют мерную колбу.

Сначала предстоит измерить объем тела при помощи сантиметра или мерной колбы. Исследователь наблюдает за шкалой измерений и фиксирует получившийся результат. Если исследуется деревянный брус кубической формы, то плотность будет равна значению стороны, возведенную в третью степень. При исследовании жидкости необходимо дополнительно учитывать массу сосуда, при помощи которого проводятся измерения. Полученные значения необходимо подставить в универсальную формулу по плотности вещества и рассчитать показатель.

Для газов расчет показателя происходит очень сложно, поскольку необходимо пользоваться различными измерительными приборами.

Обычно для расчета плотности веществ используют ареометр. Он предназначен для получения результатов у жидкостей. Истинную плотность изучают при помощи пикнометра. Почвы исследуют при помощи буров Качиньского и Зайдельмана.

Плотность вещества: определение и формула

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда — 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем. Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса — m, объем тела -V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формула можно записать следующим образом: