Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Apa itu Ketumpatan?
- Ketumpatan Umum
- Kepentingan Ketumpatan: Keandalan
- Kepentingan Ketumpatan: Menghitung Massa
Kepadatan adalah konsep asas dalam fizik dan kejuruteraan. Bukan sahaja ia terikat dengan jisim objek, tetapi ketumpatan juga penting untuk menentukan sama ada sesuatu akan terapung apabila diletakkan pada permukaan cecair. Walaupun kepadatan mungkin tidak penting dengan cara yang sama seperti kuasa-kuasa asas, ia masih merupakan salah satu perkara yang paling penting yang boleh anda ketahui mengenai bahan.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Ketumpatan ditakrifkan sebagai ρ = m ÷ V, di mana ρ adalah kepadatan, m ialah jisim dan isipadu V. Kepadatan adalah penting apabila bekerja jika ada sesuatu yang terapung di dalam air, dan ia juga boleh berguna untuk mengira jisim jumlah bahan tertentu.
Apa itu Ketumpatan?
Ketumpatan adalah jisim jumlah bahan per unit. Dalam bentuk persamaan, ini bermakna:
ρ = m ÷ V
Huruf Greek rho, ρ, secara tradisinya digunakan untuk mewakili ketumpatan; m adalah jisim; dan V adalah jumlah. Unit ketumpatan adalah kg per meter padu, atau sesuatu yang bersamaan dengan ini dalam unit lain seperti pound per kaki padu.
Air adalah contoh yang baik untuk kepadatan kerana pada suhu harian, kepadatannya adalah hampir 1,000 kg / meter padu atau 1 g / sentimeter padu. Keluli tahan karat, sebaliknya, mempunyai ketumpatan 8,000 kg / meter padu. Ini sesuai dengan pengalaman sehari-hari, kerana satu blok keluli tahan karat adalah lebih berat daripada blok air bersaiz yang sama.
Anda boleh mengubah kepadatan sesuatu dengan memampatkannya dalam jumlah (iaitu, mengurangkan jumlah) atau meningkatkan jumlah jisim dalam jumlah yang sama.
Ketumpatan Umum
Walaupun kepadatan biasanya merujuk kepada jumlah jisim per unit, dalam beberapa keadaan istilah itu boleh digunakan secara berbeza. Sebagai contoh, "ketumpatan nombor" objek ialah bilangan apa sahaja yang anda sedang mengira dalam unit kelantangan. Ketumpatan cas adalah jumlah caj elektrik per unit isipadu. Ketumpatan populasi juga digunakan sebagai ukuran bilangan orang bagi setiap kawasan atau jumlah unit. Secara umum, ketumpatan bermaksud jumlah sesuatu dalam ruang tertentu.
Kepentingan Ketumpatan: Keandalan
Ketumpatan mempunyai kepentingan yang jelas apabila ia datang kepada daya tarikan objek. Secara umum, jika sesuatu yang lebih padat daripada air (mempunyai ketumpatan melebihi 1,000 kg / meter padu) ia akan tenggelam, tetapi jika sesuatu mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada air, ia akan terapung.
Lebih dari segi teknikal, sesuatu akan mula terapung apabila berat airnya mengalir (kerana kawasan permukaan membuat hubungan dengan air dan sejauh mana ia menolak air ke bawah) sepadan dengan berat objek, tetapi jika ini tidak pernah berlaku, ia akan tenggelam. Sekiranya objek itu lebih padat daripada air (contohnya, blok keluli), berat air yang digantikannya tidak dapat menyamai berat objek, jadi ia akan terus tenggelam.
Aluminium adalah contoh yang baik. Ia lebih padat daripada air, tetapi sekeping kerajang aluminium yang direndam akan terapung di atas air kerana luas permukaan besar membuat sentuhan dengan air. Walau bagaimanapun, jika anda menggulung jumlah kerajang yang sama ke dalam bola, kawasan permukaan bersentuhan dengan air menjadi lebih kecil dan jisimnya tertumpu di atasnya, sehingga ketumpatan aluminium yang lebih besar akan menang dan kerangka akan tenggelam. Inilah sebabnya mengapa bot yang diperbuat daripada bahan padat daripada air akan terapung, walaupun satu blok bahan akan tenggelam: Struktur keseluruhan mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada blok kerana ia mengandungi banyak udara atau kurang padat bahan juga.
Perbezaan ketumpatan juga mengapa minyak mengapung di permukaan air. Ketumpatan minyak berkisar antara 0.91 hingga 0.93 g setiap sentimeter padu, hanya kurang daripada ketumpatan air. Anda boleh melakukan banyak eksperimen dengan asas mudah ini, menunjukkan bahawa lebih banyak cecair padat akan tenggelam ke dasar wadah air sementara cairan yang kurang padat akan terapung.
Kepentingan Ketumpatan: Menghitung Massa
Oleh kerana ketumpatan dan jisim sangat berkait rapat, anda boleh mengira jisim sejumlah bahan tertentu dengan mudah apabila anda mengetahui ketumpatan dan jumlah bahan tersebut. Ini berguna dalam aplikasi kejuruteraan dan aplikasi lain. Gunakan formula mudah:
m = ρ × V
Untuk menyelesaikan jisim bahan tersebut. Sebagai contoh, dengan menggunakan kepadatan keluli yang disebut tadi, 0.5 meter padu keluli mempunyai jisim:
m = ρ × V = 8,000 kg / meter padu × 0.5 meter padu = 4,000 kg
Ini berguna dalam banyak situasi yang berbeza. Sebagai contoh, jika anda tahu berapa banyak ruang di dalam van dan apakah beban selamat maksimum yang dapat dibawa oleh van, anda boleh memastikan sama ada mengisi dengan bahan tertentu akan selamat. Anda juga boleh menggunakan versi ρ = m ÷ V persamaan untuk mengetahui apa bahan paling padat yang anda selamatkan dengan selamat.