İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Yoğunluk Nedir?
- Genelde Yoğunluk
- Yoğunluğun Önemi: Yüzdürme
- Yoğunluğun Önemi: Kütle Hesaplama
Yoğunluk fizik ve mühendislikte temel bir kavramdır. Sadece bir nesnenin kütlesine yakından bağlı olmakla kalmaz, aynı zamanda bir sıvının yüzeyine yerleştirildiğinde bir şeyin yüzüp yüzmeyeceğini belirlemek için yoğunluk da merkezidir. Yoğunluk, temel kuvvetlerle aynı derecede önemli olmasa da, bir madde hakkında bildiğiniz en önemli şeylerden biri.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Yoğunluk olarak tanımlanır ρ = m ÷ Vρ yoğunluk, m kütle ve V hacimdir. Bir şey suda yüzecekse, çalışma sırasında yoğunluk önemlidir ve ayrıca belirli bir madde hacminin kütlesini hesaplamak için de yararlı olabilir.
Yoğunluk Nedir?
Yoğunluk, birim hacim başına bir maddenin kütlesidir. Bir denklem biçiminde, bunun anlamı:
ρ = m ÷ V
Yunan mektubu rho, ρgeleneksel olarak yoğunluğu temsil etmek için kullanılır; m kitledir; ve V hacimdir. Yoğunluk birimleri, metreküp başına kg veya metreküp başına pound gibi diğer birimlerde buna eşdeğer bir şeydir.
Su yoğunluğa iyi bir örnektir çünkü günlük sıcaklıkta yoğunluğu 1.000 kg / metreküp veya 1 g / santimetre santimetreye yakındır. Paslanmaz çelik ise 8,000 kg / metreküp yoğunluğa sahiptir. Bu, günlük deneyime uygundur, çünkü paslanmaz çelikten bir blok, eşit büyüklükteki bir su bloğundan daha ağırdır.
Bir şeyin yoğunluğunu hacim olarak sıkıştırarak (yani, sesi azaltarak) veya aynı hacim içindeki kütle miktarını artırarak değiştirebilirsiniz.
Genelde Yoğunluk
Yoğunluk genellikle birim hacim başına kütle anlamına gelse de, bazı durumlarda terim farklı şekilde kullanılabilir. Örneğin, nesnelerin “sayı yoğunluğu”, bir birim birimde saydığınız miktardır. Yük yoğunluğu, birim hacim başına elektrik yükü miktarıdır. Nüfus yoğunluğu, birim alan veya hacim başına düşen insan sayısının bir ölçüsü olarak da kullanılır. Genel olarak, yoğunluk belirli bir alan içindeki bir şeyin miktarı anlamına gelir.
Yoğunluğun Önemi: Yüzdürme
Nesnelerin yüzdürülmesi söz konusu olduğunda yoğunluk belirgin bir öneme sahip. Genel olarak, eğer sudan daha yoğun olan bir şey varsa (1.000 kg / metreküp üzerinde yoğunluğa sahip) batar, ancak sudan daha düşük bir yoğunluğa sahipse, yüzer.
Daha teknik olarak, yerleştiği suyun ağırlığı (su ile temas eden yüzey alanı ve suyu ne kadar aşağı ittiğinden dolayı) nesnenin ağırlığına uyduğundan bir şey yüzmeye başlayacaktır, ancak bu gerçekleşmezse asla lavabo. Nesne sudan daha yoğunsa (örneğin, bir çelik bloğu), yerinden çıkardığı suyun ağırlığı hiçbir zaman nesnenin ağırlığına uymaz, bu yüzden batmaya devam eder.
Alüminyum iyi bir örnektir. Sudan daha yoğundur, ancak gerilmiş bir alüminyum folyo parçası, su ile temas eden geniş yüzey alanı nedeniyle suda yüzer. Bununla birlikte, aynı miktarda folyoyu bir topun içine yuvarlarsanız, suyla temas eden yüzey alanı çok daha küçük hale gelir ve kütle üzerinde yoğunlaşır, böylece daha fazla alüminyum yoğunluğu kazanır ve folyo batar. Bu nedenle, malzemeden tek bir blok batacak olsa da, sudan daha yoğun malzemelerden yapılmış teknelerin kaymasına neden olur: Tüm yapı bloktan daha düşük yoğunluğa sahiptir, çünkü çok fazla hava veya daha az yoğun malzeme içerir.
Yoğunluktaki fark, yağın neden su yüzeyinde yüzdüğüdür. Yağların yoğunluğu santimetreküp başına yaklaşık 0.91 ila 0.93 g arasında olup, su yoğunluğundan daha azdır. Bu basit temelde birçok deney gerçekleştirebilirsiniz, böylece daha yoğun sıvılar bir su kabının dibine batırılırken daha az yoğun sıvılar yüzer.
Yoğunluğun Önemi: Kütle Hesaplama
Yoğunluk ve kütle çok yakından ilişkili olduğu için, maddenin yoğunluğunu ve hacmini bilmeniz şartıyla, belirli bir miktardaki maddenin kütlesini kolayca hesaplayabilirsiniz. Bu, mühendislik ve diğer uygulamalarda faydalı olabilir. Basit formülü kullanın:
m = ρ × V
Maddenin kütlesi çalışmak için. Örneğin, daha önce alıntılanan çeliğin yoğunluğunu kullanarak, 0,5 metreküp çeliğin kütlesi aşağıdaki gibidir:
m = ρ × V = 8,000 kg / metreküp × 0,5 metreküp = 4,000 kg
Bu, birçok farklı durumda faydalıdır. Örneğin, bir minibüste ne kadar yer bulunduğunu ve minibüsün taşıyabileceği maksimum güvenli yükün ne olduğunu biliyorsanız, belirli bir malzeme ile doldurmanın güvenli olup olmayacağını belirleyebilirsiniz. Ayrıca, güvenle taşıyabileceğiniz en yoğun malzemenin ne olduğunu bulmak için denklemin ρ = m ÷ V versiyonunu da kullanabilirsiniz.