DEFINITION

Gewicht ist eine skalare physikalische Größe, die die Trägheits- und Gravitationseigenschaften von Körpern charakterisiert.

Jeder Körper "widersteht" einem Versuch, ihn zu ändern. Diese Eigenschaft von Körpern nennt man Trägheit. So kann der Fahrer beispielsweise das Auto nicht sofort anhalten, wenn er sieht, dass ein Fußgänger plötzlich vor ihm auf die Straße springt. Aus dem gleichen Grund ist es schwierig, einen Schrank oder ein Sofa zu bewegen. Bei gleichem Einfluss der umgebenden Körper kann der eine Körper seine Geschwindigkeit schnell ändern, der andere unter den gleichen Bedingungen viel langsamer. Der zweite Körper soll träger sein oder mehr Masse haben.

Das Maß für die Trägheit eines Körpers ist also seine träge Masse. Wenn zwei Körper miteinander interagieren, dann ändert sich dadurch die Geschwindigkeit beider Körper, d.h. im prozess der interaktion erwerben beide körper .

Das Verhältnis der Beschleunigungsmodule der wechselwirkenden Körper ist gleich dem umgekehrten Verhältnis ihrer Massen:

Das Maß der gravitativen Wechselwirkung ist die schwere Masse.

Es wurde experimentell festgestellt, dass die träge und die schwere Masse zueinander proportional sind. Indem man einen Proportionalitätskoeffizienten gleich eins wählt, spricht man von der Gleichheit der trägen und schweren Masse.

Im SI-System die Einheit der Masse ist kg.

Masse hat folgende Eigenschaften:

1. Masse ist immer positiv;
2. die Masse eines Körpersystems ist immer gleich der Summe der Massen aller im System enthaltenen Körper (Additivitätseigenschaft);
3. im Rahmen der Masse hängt nicht von Art und Geschwindigkeit des Körpers ab (Invarianzeigenschaft);
4. die Masse eines abgeschlossenen Systems bleibt bei allen Wechselwirkungen der Körper des Systems untereinander erhalten (Massenerhaltungssatz).

Stoffdichte

Die Dichte eines Körpers ist die Masse pro Volumeneinheit:

Maßeinheit Dichte im SI-System kg/m .

Unterschiedliche Stoffe haben unterschiedliche Dichten. Die Dichte eines Stoffes hängt von der Masse der Atome ab, aus denen er zusammengesetzt ist, und von der Packungsdichte der Atome und Moleküle im Stoff. Je größer die Masse der Atome, desto größer die Dichte der Materie. In verschiedenen Aggregatzuständen ist die Packungsdichte von Atomen eines Stoffes unterschiedlich. In Festkörpern sind die Atome sehr dicht gepackt, daher haben Stoffe im festen Zustand die höchste Dichte. Im flüssigen Zustand unterscheidet sich die Dichte eines Stoffes nur unwesentlich von seiner Dichte im festen Zustand, da die Packungsdichte der Atome immer noch hoch ist. In Gasen sind Moleküle schwach aneinander gebunden und bewegen sich über weite Strecken voneinander weg, die Packungsdichte von Atomen im gasförmigen Zustand ist sehr gering, daher haben Stoffe in diesem Zustand die geringste Dichte.

Basierend auf den Daten astronomischer Beobachtungen haben wir die durchschnittliche Materiedichte im Universum bestimmt, die Berechnungsergebnisse zeigen, dass der Weltraum im Durchschnitt extrem dünn ist. Wenn wir Materie über das gesamte Volumen unserer Galaxie „schmieren“, dann beträgt die durchschnittliche Materiedichte darin etwa 0,000.000.000.000.000.000.000.000 5 g/cm 3 . Die durchschnittliche Materiedichte im Universum beträgt etwa sechs Atome pro Kubikmeter.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Die Übung	Eine Gusseisenkugel mit einem Volumen von 125 cm3 hat eine Masse von 800 g. Ist diese Kugel massiv oder hohl?
Entscheidung	Berechnen Sie die Dichte des Balls mit der Formel: Rechnen wir die Einheiten in das SI-System um: Volumen cm m; Gewicht g kg. Laut Tabelle beträgt die Dichte von Gusseisen 7000 kg / m 3. Da der erhaltene Wert unter dem Tabellenwert liegt, ist die Kugel hohl.
Antworten	Die Kugel ist hohl.

BEISPIEL 2

Die Übung	Bei der Havarie eines Tankers bildete sich in der Bucht ein Slick mit einem Durchmesser von 640 m und einer durchschnittlichen Dicke von 208 cm Wie viel Öl gelangte ins Meer, wenn seine Dichte 800 kg/m betrug?
Entscheidung	Unter der Annahme, dass der Ölteppich rund ist, bestimmen wir seine Fläche: Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Das Volumen der Ölschicht ist gleich dem Produkt aus der Slick-Fläche und ihrer Dicke: Öldichte: woher die Masse des ausgelaufenen Öls: Wir rechnen Einheiten in das SI-System um: Die durchschnittliche Dicke ist cm m.
Antworten	Es war ein Kilo Öl im Meer.

BEISPIEL 3

Die Übung	Die Legierung besteht aus Zinn mit einem Gewicht von 2,92 kg und Blei mit einem Gewicht von 1,13 kg. Welche Dichte hat die Legierung?
Entscheidung	Legierungsdichte:

§ 9. Was ist die Dichte der Materie?

Was meinen sie, wenn sie sagen: schwer wie Blei oder leicht wie Flusen? Es ist klar, dass ein Bleikorn leicht sein wird und gleichzeitig ein Berg von Flusen eine beträchtliche Menge an Masse haben wird. Wer solche Vergleiche anstellt, meint nicht die Masse der Körper, sondern ein anderes Merkmal.

Oft trifft man im Leben auf Körper, die das gleiche Volumen, aber unterschiedliche Massen haben. Zum Beispiel eine Tomate und eine kleine Kugel. Und der Laden hat eine große Auswahl an Produkten, die die gleiche Masse haben, sich aber im Volumen unterscheiden, zum Beispiel eine Packung Butter und eine Tüte Maisstangen. Daraus folgt, dass Körper gleicher Masse unterschiedliche Volumina und Körper gleichen Volumens unterschiedliche Masse haben können. Das bedeutet, dass es eine bestimmte physikalische Größe gibt, die diese beiden Eigenschaften verbindet. Diese Menge wurde aufgerufen Dichte (bezeichnet mit dem Buchstaben des griechischen Alphabets ρ - ro).

Die Dichte ist eine physikalische Größe, die numerisch gleich der Masse von 1 cm3 einer Substanz ist. Einheit der Dichte kg/m3 oder g/cm3. Die Dichte eines Stoffes ändert sich also nicht unter konstanten Bedingungen und hängt nicht vom Volumen des Körpers ab.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Dichte eines Stoffes zu bestimmen. Eine dieser Methoden besteht darin, die Masse einer Substanz durch Wiegen und Messen des von ihr eingenommenen Volumens zu bestimmen. Mit den erhaltenen Werten können Sie die Dichte berechnen, indem Sie die Masse des Körpers durch sein Volumen dividieren.

Körpermasse t

Dichte = ----- oder ρ = --

Körpervolumen v

Es ist nicht immer notwendig, die Dichte eines Stoffes zu berechnen. Um also die Dichte einer Flüssigkeit zu messen, gibt es ein Gerät - Aräometer. Es wird in eine Flüssigkeit eingetaucht, je nach Dichte der Flüssigkeit wird das Aräometer unterschiedlich tief eingetaucht.

Wenn Sie die Dichte der Substanz und das Volumen des Körpers kennen, können Sie die Masse des Körpers berechnen und auf Gewichte verzichten. m = V* ρ

Wenn man die Dichte einer Substanz und die Masse eines Körpers kennt, ist es einfach, sein Volumen zu berechnen.

V =m/ρ

Dies ist sehr praktisch, wenn die Form des untersuchten Körpers komplex ist, beispielsweise ein Schneckenhaus oder ein Mineralfragment.

Ein bisschen Geschichte. So entstand der berühmte Archimedes des der Lüge überführten Juweliers aus Syrakus, der 250 Jahre vor unserer Zeitrechnung eine Krone nicht aus reinem Gold für König Reiher anfertigte. Es stellte sich heraus, dass die Dichte des Koronamaterials geringer war als die Dichte von Gold. Der Juwelier erwartete jedoch keine Enthüllung, da die Form der Krone unglaublich komplex war.

Die Dichten verschiedener Substanzen werden bestimmt und in speziellen Tabellen aufgeführt. Eine solche Tabelle haben Sie in Ihrem Werkstattheft auf Seite 22.

Aus der Tabelle im Übungsheft geht hervor, dass Stoffe im gasförmigen Zustand die geringste Dichte haben; die größten - Substanzen, die sich im festen Zustand befinden. Dies liegt daran, dass die Moleküle in Gasen weit voneinander entfernt sind und die Moleküle in Festkörpern nahe beieinander liegen. Daher hängt die Dichte einer Substanz davon ab, wie nah oder weit die Moleküle voneinander entfernt sind. Und die Moleküle selbst verschiedener Substanzen unterscheiden sich sowohl in Masse als auch in Größe.

Verschiedene Substanzen haben unterschiedliche Dichten, die von der Masse und Größe der Moleküle sowie von ihrer relativen Position abhängen. Die Dichte eines Stoffes kann aus Masse und Volumen berechnet werden. Um die Dichte von Flüssigkeiten zu messen, gibt es ein Hydrometer-Gerät, und es wurden spezielle Tabellen zusammengestellt, um die Dichte verschiedener Substanzen zu bestimmen.

Aräometer * Dichte von Stoffen

Teste Dein Wissen

1. Welche physikalische Größe wird Materiedichte genannt?

2. Welche Größen muss man kennen, um die Dichte eines Stoffes zu berechnen?

3. Welches Instrument kann die Dichte einer Flüssigkeit bestimmen? Wie ist es angeordnet?

4. Bestimmen Sie anhand der Dichtetabelle der Stoffe die Dichte: Aluminium, destilliertes Wasser, Honig.

5. Benennen Sie anhand der Stoffdichtetabelle:

a) der Stoff mit der höchsten Dichte;

b) mit der niedrigsten Dichte;

c) mit einer Dichte größer als die von destilliertem Wasser.

b. In der Natur interagieren oft Substanzen mit unterschiedlicher Dichte. Erklären Sie anhand der Dichtetabelle, warum:

a) Eis befindet sich immer auf der Wasseroberfläche;

b) ein Benzinfilm schwimmt auf der Oberfläche einer Pfütze;

c) Ist es für eine Person einfacher, in Meerwasser zu schwimmen als in Süßwasser?

Alles um uns herum besteht aus verschiedenen Stoffen. Schiffe und Bäder sind aus Holz gebaut, Bügeleisen und Klappbetten aus Eisen, Reifen auf Rädern und Radiergummis an Bleistiften aus Gummi. Und unterschiedliche Artikel haben unterschiedliche Gewichte - jeder von uns wird leicht eine saftige reife Melone vom Markt bringen, aber Sie müssen über ein Gewicht der gleichen Größe schwitzen.

Jeder erinnert sich an den berühmten Witz: „Was ist schwerer? Ein Kilogramm Nägel oder ein Kilogramm Flusen? Wir werden nicht länger auf diesen kindischen Trick hereinfallen, wir wissen, dass das Gewicht beider gleich sein wird, aber das Volumen wird sich erheblich unterscheiden. Warum passiert das? Warum haben unterschiedliche Körper und Substanzen bei gleicher Größe unterschiedliche Gewichte? Oder umgekehrt das gleiche Gewicht für verschiedene Größen? Offensichtlich gibt es einige Eigenschaften, die Substanzen so voneinander unterscheiden. Diese Eigenschaft wird in der Physik Materiedichte genannt und in der siebten Klasse bestanden.

Materiedichte: Definition und Formel

Die Definition der Dichte eines Stoffes lautet wie folgt: Die Dichte gibt an, welcher Masse eines Stoffes in einer Volumeneinheit entspricht, beispielsweise in einem Kubikmeter. Die Dichte von Wasser beträgt also 1000 kg / m3 und von Eis 900 kg / m3, weshalb Eis leichter ist und sich im Winter auf Stauseen befindet. Das heißt, was zeigt uns die Dichte der Materie in diesem Fall? Die Eisdichte von 900 kg/m3 bedeutet, dass ein Eiswürfel mit einer Seitenlänge von 1 Meter 900 kg wiegt. Und die Formel zur Bestimmung der Dichte eines Stoffes lautet wie folgt: Dichte \u003d Masse / Volumen. Die in diesem Ausdruck enthaltenen Größen werden wie folgt bezeichnet: Masse - m, Volumen des Körpers - V, und die Dichte wird mit dem Buchstaben ρ (griechischer Buchstabe "ro") bezeichnet. Und die Formel kann wie folgt geschrieben werden:

So finden Sie die Dichte eines Stoffes

Wie findet oder berechnet man die Dichte einer Substanz? Dazu müssen Sie das Körpervolumen und das Körpergewicht kennen. Das heißt, wir messen die Substanz, wiegen sie und setzen dann einfach die erhaltenen Daten in die Formel ein und finden den benötigten Wert. Und wie die Dichte eines Stoffes gemessen wird, geht aus der Formel hervor. Sie wird in Kilogramm pro Kubikmeter gemessen. Manchmal verwenden sie auch einen solchen Wert wie Gramm pro Kubikzentimeter. Das Umwandeln eines Werts in einen anderen ist sehr einfach. 1 g = 0,001 kg und 1 cm3 = 0,000001 m3. Dementsprechend 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000 kg / m ^ 3. Zu bedenken ist auch, dass die Dichte eines Stoffes in verschiedenen Aggregatzuständen unterschiedlich ist. Also fest, flüssig oder gasförmig. Die Dichte von Feststoffen ist meistens höher als die Dichte von Flüssigkeiten und viel höher als die Dichte von Gasen. Eine für uns vielleicht sehr nützliche Ausnahme ist Wasser, das, wie wir bereits betrachtet haben, im festen Zustand weniger wiegt als im flüssigen Zustand. Aufgrund dieser seltsamen Eigenschaft des Wassers ist Leben auf der Erde möglich. Das Leben auf unserem Planeten ist, wie Sie wissen, aus den Ozeanen entstanden. Und wenn sich Wasser wie alle anderen Stoffe verhalten würde, dann würde das Wasser in den Meeren und Ozeanen durchfrieren, Eis, das schwerer als Wasser ist, würde zu Boden sinken und dort liegen bleiben, ohne zu schmelzen. Und nur am Äquator in einer kleinen Wassersäule gäbe es Leben in Form mehrerer Bakterienarten. So können wir dem Wasser Danke sagen, dass es uns gibt.

Dichte wird normalerweise als eine solche physikalische Größe bezeichnet, die das Verhältnis der Masse eines Objekts, einer Substanz oder einer Flüssigkeit zu dem Volumen bestimmt, das sie im Raum einnehmen. Lassen Sie uns darüber sprechen, was Dichte ist, wie sich die Dichte eines Körpers und einer Materie unterscheidet und wie (mit welcher Formel) man die Dichte in der Physik findet.

Arten von Dichte

Es sollte klargestellt werden, dass die Dichte in mehrere Typen unterteilt werden kann.

Je nach Untersuchungsobjekt:

• Die Dichte eines Körpers ist - bei homogenen Körpern - das direkte Verhältnis der Masse des Körpers zu seinem im Raum eingenommenen Volumen.
• Die Dichte eines Stoffes ist die Dichte von Körpern, die aus diesem Stoff bestehen. Die Dichte von Stoffen ist konstant. Es gibt spezielle Tabellen, in denen die Dichte verschiedener Substanzen angegeben ist. Beispielsweise beträgt die Dichte von Aluminium 2,7 * 103 kg / m 3. Wenn wir die Dichte von Aluminium und die Masse des daraus hergestellten Körpers kennen, können wir das Volumen dieses Körpers berechnen. Oder wenn wir wissen, dass der Körper aus Aluminium besteht und das Volumen dieses Körpers kennen, können wir seine Masse leicht berechnen. Wie man diese Werte findet, werden wir etwas später betrachten, wenn wir eine Formel zur Berechnung der Dichte herleiten.
• Wenn der Körper aus mehreren Substanzen besteht, muss zur Bestimmung seiner Dichte die Dichte seiner Teile für jede Substanz separat berechnet werden. Diese Dichte wird als durchschnittliche Dichte des Körpers bezeichnet.

Abhängig von der Porosität der Substanz, aus der der Körper besteht:

• Die wahre Dichte ist die Dichte, die ohne Berücksichtigung der Hohlräume im Körper berechnet wird.
• Das spezifische Gewicht – oder scheinbare Dichte – wird unter Berücksichtigung der Hohlräume eines Körpers berechnet, der aus einer porösen oder brüchigen Substanz besteht.

Wie finden Sie also die Dichte?

Dichte Formel

Die Formel zur Ermittlung der Dichte eines Körpers lautet wie folgt:

• p = m / V, wobei p die Dichte der Substanz ist, m die Masse des Körpers ist, V das Volumen des Körpers im Raum ist.

Wenn wir die Dichte eines bestimmten Gases berechnen, sieht die Formel so aus:

• p \u003d M / V m p ist die Dichte des Gases, M ist die Molmasse des Gases, V m ist das Molvolumen, das unter normalen Bedingungen 22,4 l / mol beträgt.

Beispiel: Die Masse eines Stoffes beträgt 15 kg, er nimmt 5 Liter ein. Was ist die Dichte der Materie?

Lösung: Setzen Sie die Werte in die Formel ein

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Antwort: Die Dichte der Substanz beträgt 3 kg / l

Dichteeinheiten

Neben dem Wissen, wie man die Dichte eines Körpers und einer Substanz findet, ist es auch notwendig, die Einheiten der Dichtemessung zu kennen.

• Für Feststoffe - kg / m 3, g / cm 3
• Für Flüssigkeiten - 1 g / l oder 10 3 kg / m 3
• Für Gase - 1 g / l oder 10 3 kg / m 3

Mehr über Dichteeinheiten erfahren Sie in unserem Artikel.

Wie man zu Hause Dichte findet

Um die Dichte eines Körpers oder einer Substanz zu Hause zu finden, benötigen Sie:

1. Waage;
2. Zentimeter, wenn der Körper fest ist;
3. Gefäß, wenn Sie die Dichte einer Flüssigkeit messen möchten.

Um die Dichte eines Körpers zu Hause zu ermitteln, müssen Sie sein Volumen mit einem Zentimeter oder einem Gefäß messen und dann den Körper auf die Waage legen. Wenn Sie die Dichte einer Flüssigkeit messen, vergessen Sie nicht, die Masse des Gefäßes, in das Sie die Flüssigkeit gegossen haben, vor der Berechnung abzuziehen. Es ist viel schwieriger, die Dichte von Gasen zu Hause zu berechnen. Wir empfehlen die Verwendung vorgefertigter Tabellen, in denen die Dichten verschiedener Gase bereits angegeben sind.

Die Dichte ist ein physikalischer Parameter eines Stoffes, der eng mit seiner Masse und seinem Volumen zusammenhängt. Die Beziehung zwischen diesen Parametern wird normalerweise durch die Formel p \u003d m / V bestimmt, wobei p die Dichte der Substanz, m ihre Masse und V das Volumen ist. So unterscheiden sich Substanzen mit gleichem Volumen, aber gleichzeitig unterschiedlicher Masse scheinbar in ihrer Dichte. Dasselbe gilt, wenn bei gleicher Masse beliebige Stoffe ein unterschiedliches Volumen haben.

Unter allen anderen Stoffen auf dem Planeten Erde haben Gase die geringste Dichte. Flüssigkeiten zeichnen sich im Vergleich zu ihnen in der Regel durch eine höhere Dichte aus, und der Maximalwert dieses Indikators ist in Feststoffen zu finden. So gilt beispielsweise Osmium als das dichteste Metall.

Dichtemessung

Dieses Konzept hat zur Messung der Dichte und anderer Fachgebiete eine spezielle komplexe Maßeinheit eingeführt, die auf dem Verhältnis der Dichte zu Masse und Volumen einer Substanz basiert. So ist im internationalen Einheitensystem SI die Einheit zur Beschreibung der Dichte eines Stoffes Kilogramm pro Kubikmeter, die üblicherweise als kg / m³ bezeichnet wird.

Wenn es sich jedoch um sehr kleine Volumina des Stoffes handelt, für die es notwendig ist, die Dichte zu messen, wird die Verwendung der Ableitung dieser allgemein anerkannten Einheit, ausgedrückt in Gramm pro Kubikzentimeter, verwendet. Abgekürzt wird diese Einheit meist mit g/cm³ bezeichnet.

Gleichzeitig ändert sich die Dichte verschiedener Substanzen in Abhängigkeit von der Temperatur: In den meisten Fällen führt ihre Abnahme zu einer Zunahme der Dichte der Substanz. So hat beispielsweise gewöhnliche Luft bei einer Temperatur von + 20 ° C eine Dichte von 1,20 kg / m³, während ihre Dichte bei einem Absinken der Temperatur auf 0 ° C auf 1,29 kg / m³ ansteigt und weiter abnimmt bis -50 °C erreicht die Luftdichte 1,58 kg/m³. Allerdings bilden einige Stoffe eine Ausnahme von dieser Regel, da die Änderung ihrer Dichte nicht diesem Muster folgt: Dazu gehört beispielsweise Wasser.

Zur Messung der Dichte von Stoffen werden verschiedene physikalische Instrumente verwendet. So kann man zum Beispiel die Dichte einer Flüssigkeit mit einem Aräometer messen, und um die Dichte eines festen oder gasförmigen Stoffes zu bestimmen, kann man ein Pyknometer verwenden.