DEFINIÇÃO

Pesoé uma grandeza física escalar que caracteriza as propriedades inerciais e gravitacionais dos corpos.

Qualquer corpo "resiste" a uma tentativa de mudá-lo. Essa propriedade dos corpos é chamada de inércia. Assim, por exemplo, o motorista não pode parar o carro instantaneamente quando vê um pedestre saltando de repente para a estrada à sua frente. Pela mesma razão, é difícil mover um armário ou sofá. Com o mesmo impacto dos corpos ao redor, um corpo pode mudar rapidamente sua velocidade e o outro, nas mesmas condições, muito mais lentamente. Diz-se que o segundo corpo é mais inerte ou tem mais massa.

Assim, a medida da inércia de um corpo é sua massa inercial. Se dois corpos interagem entre si, como resultado, a velocidade de ambos os corpos muda, ou seja, no processo de interação, ambos os corpos adquirem .

A razão dos módulos de aceleração dos corpos que interagem é igual à razão inversa de suas massas:

A medida da interação gravitacional é a massa gravitacional.

Foi estabelecido experimentalmente que as massas inerciais e gravitacionais são proporcionais entre si. Ao escolher um coeficiente de proporcionalidade igual a um, fala-se da igualdade das massas inerciais e gravitacionais.

No sistema SI a unidade de massa é kg.

A massa tem as seguintes propriedades:

1. a massa é sempre positiva;
2. a massa de um sistema de corpos é sempre igual à soma das massas de cada um dos corpos incluídos no sistema (propriedade da aditividade);
3. dentro da estrutura, a massa não depende da natureza e velocidade do corpo (propriedade de invariância);
4. a massa de um sistema fechado é conservada para quaisquer interações dos corpos do sistema entre si (a lei da conservação da massa).

Densidade da substância

A densidade de um corpo é a massa por unidade de volume:

unidade de medida densidade no sistema SI kg/m .

Diferentes substâncias têm diferentes densidades. A densidade de uma substância depende da massa dos átomos que a compõem e da densidade de empacotamento de átomos e moléculas na substância. Quanto maior a massa dos átomos, maior a densidade da matéria. Em vários estados de agregação, a densidade de empacotamento dos átomos de uma substância é diferente. Nos sólidos, os átomos são muito densamente empacotados, de modo que as substâncias no estado sólido têm a densidade mais alta. No estado líquido, a densidade de uma substância difere insignificantemente de sua densidade no estado sólido, uma vez que a densidade de empacotamento dos átomos ainda é alta. Nos gases, as moléculas estão fracamente ligadas umas às outras e se afastam umas das outras por longas distâncias, a densidade de empacotamento dos átomos no estado gasoso é muito baixa, portanto, nesse estado, as substâncias têm a densidade mais baixa.

Com base nos dados de observações astronômicas, determinamos a densidade média da matéria no Universo, os resultados do cálculo indicam que, em média, o espaço sideral é extremamente rarefeito. Se “mancharmos” matéria em todo o volume de nossa Galáxia, então a densidade média de matéria nela será de aproximadamente 0,000.000.000.000.000.000.000.000 5 g/cm 3 . A densidade média da matéria no universo é de cerca de seis átomos por metro cúbico.

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1

Exercício	Uma bola de ferro fundido com volume de 125 cm3 tem massa de 800 g. Essa bola é sólida ou oca?
Solução	Calcule a densidade da bola usando a fórmula: Vamos converter as unidades para o sistema SI: volume cm m; peso gkg. De acordo com a tabela, a densidade do ferro fundido é de 7000 kg / m 3. Como o valor que recebemos é menor que o valor da tabela, a bola é oca.
Responda	A bola é oca.

EXEMPLO 2

Exercício	Durante o acidente de um petroleiro, formou-se na baía uma mancha de 640 m de diâmetro e espessura média de 208 cm, quanto óleo acabou no mar se sua densidade era de 800 kg/m?
Solução	Assumindo que a mancha de óleo é redonda, determinamos sua área: Levando em conta o fato de que O volume da camada de óleo é igual ao produto da área da mancha e sua espessura: Densidade do óleo: de onde a massa de óleo derramado: Convertemos as unidades para o sistema SI: a espessura média é cm m.
Responda	Havia um quilo de óleo no mar.

EXEMPLO 3

Exercício	A liga consiste em estanho pesando 2,92 kg e chumbo pesando 1,13 kg. Qual é a densidade da liga?
Solução	Densidade da liga:

§ 9. Qual é a densidade da matéria?

O que eles querem dizer quando dizem: pesado como chumbo ou leve como penugem? É claro que um grão de chumbo será leve e, ao mesmo tempo, uma montanha de penugem terá uma quantidade razoável de massa. Quem usa tais comparações não quer dizer a massa dos corpos, mas alguma outra característica.

Muitas vezes na vida você pode encontrar corpos que têm o mesmo volume, mas massas diferentes. Por exemplo, um tomate e uma pequena bola. E a loja tem uma grande variedade de produtos que têm massas iguais, mas diferem em volume, por exemplo, um pacote de manteiga e um saco de palitos de milho. Segue-se disso que corpos de igual massa podem ter volumes diferentes, e corpos de mesmo volume podem diferir em massa. Isso significa que existe uma certa quantidade física que conecta essas duas características. Essa quantidade foi chamada densidade (indicado pela letra do alfabeto grego ρ - ro).

A densidade é uma quantidade física numericamente igual à massa de 1 cm3 de uma substância. Unidade de densidade kg/m3 ou g/cm3. Assim, a densidade de uma substância não muda em condições constantes e não depende do volume do corpo.

Existem várias maneiras de determinar a densidade de uma substância. Um desses métodos é determinar a massa de uma substância pesando e medindo o volume que ela ocupa. Usando os valores obtidos, você pode calcular a densidade dividindo a massa do corpo pelo seu volume.

Massa corporal t

Densidade = ----- ou ρ = --

volume corporal V

Nem sempre é necessário calcular a densidade de uma substância. Assim, para medir a densidade de um líquido, existe um dispositivo - hidrômetro. Está imerso em um líquido, dependendo da densidade do líquido, o hidrômetro é imerso nele em diferentes profundidades.

Conhecendo a densidade da substância e o volume do corpo, você pode calcular a massa do corpo e dispensar pesos, m = V* ρ

Conhecendo a densidade de uma substância e a massa de um corpo, é fácil calcular seu volume.

V =m/ρ

Isso é muito conveniente quando a forma do corpo investigado é complexa, por exemplo, uma concha de caracol ou um fragmento mineral.

Um pouco de história. Foi assim que o famoso Arquimedes do joalheiro de Siracusa condenou uma mentira, que fez uma coroa não de ouro puro para o rei Heron 250 anos antes de nossa era. A densidade do material corona acabou sendo menor que a densidade do ouro. O joalheiro, no entanto, não esperava exposição, porque o formato da coroa era incrivelmente complexo.

As densidades de várias substâncias são determinadas e listadas em tabelas especiais. Você tem essa tabela em seu caderno de oficina na página 22.

A partir da tabela dada no livro de exercícios, pode-se ver que as substâncias no estado gasoso têm a densidade mais baixa; o maior - substâncias que estão no estado sólido. Isso se deve ao fato de as moléculas dos gases estarem localizadas longe umas das outras e as moléculas dos sólidos estarem próximas. Portanto, a densidade de uma substância está relacionada a quão próximas ou distantes as moléculas estão. E as próprias moléculas de diferentes substâncias diferem tanto em massa quanto em tamanho.

Diferentes substâncias têm densidades diferentes, que dependem da massa e tamanho das moléculas, bem como de sua posição relativa. A densidade de uma substância pode ser calculada conhecendo sua massa e volume. Para medir a densidade de líquidos, existe um dispositivo de hidrômetro e tabelas especiais foram compiladas para determinar a densidade de várias substâncias.

Hidrômetro * Densidade de substâncias

Teste seu conhecimento

1. Que quantidade física é chamada de densidade da matéria?

2. Que quantidades você precisa saber para calcular a densidade de uma substância?

3. Que instrumento pode determinar a densidade de um líquido? Como é arranjado?

4. Usando a tabela de densidade de substâncias, determine a densidade: alumínio, água destilada, mel.

5. Usando a tabela de densidade da substância, nomeie:

a) a substância de maior densidade;

b) com a menor densidade;

c) com densidade maior que a da água destilada.

b. Na natureza, substâncias com densidades diferentes geralmente interagem. Usando a tabela de densidades de substâncias, explique por que:

a) o gelo está sempre localizado na superfície da água;

b) uma película de gasolina flutua na superfície de uma poça;

c) é mais fácil para uma pessoa nadar na água do mar do que na água doce?

Tudo ao nosso redor é composto de diferentes substâncias. Navios e banhos são feitos de madeira, ferros e camas dobráveis ​​são feitos de ferro, pneus sobre rodas e borrachas de lápis são feitas de borracha. E itens diferentes têm pesos diferentes - qualquer um de nós trará facilmente um suculento melão maduro do mercado, mas você terá que suar com um peso do mesmo tamanho.

Todo mundo se lembra da famosa piada: “O que é mais difícil? Um quilo de pregos ou um quilo de penugem? Não vamos mais cair nesse truque infantil, sabemos que o peso de ambos será o mesmo, mas o volume será significativamente diferente. Então, por que isso está acontecendo? Por que corpos e substâncias diferentes têm pesos diferentes para o mesmo tamanho? Ou vice-versa, o mesmo peso para tamanhos diferentes? Obviamente, há alguma característica que torna as substâncias tão diferentes umas das outras. Na física, essa característica é chamada de densidade da matéria e é passada na sétima série.

Densidade da matéria: definição e fórmula

A definição da densidade de uma substância é a seguinte: a densidade mostra o que a massa de uma substância é igual em uma unidade de volume, por exemplo, em um metro cúbico. Portanto, a densidade da água é de 1000 kg / m3 e o gelo - 900 kg / m3, razão pela qual o gelo é mais leve e está localizado no topo no inverno nos reservatórios. Ou seja, o que a densidade da matéria nos mostra neste caso? A densidade do gelo igual a 900 kg/m3 significa que um cubo de gelo com 1 metro de lado pesa 900 kg. E a fórmula para determinar a densidade de uma substância é a seguinte: densidade = massa/volume. As quantidades incluídas nesta expressão são denotadas da seguinte forma: massa - m, volume corporal - V, e densidade é denotada pela letra ρ (letra grega "ro"). E a fórmula pode ser escrita da seguinte forma:

Como encontrar a densidade de uma substância

Como encontrar ou calcular a densidade de uma substância? Para fazer isso, você precisa saber o volume do corpo e o peso corporal. Ou seja, medimos a substância, pesamos e então simplesmente substituímos os dados obtidos na fórmula e encontramos o valor que precisamos. E como a densidade de uma substância é medida fica claro na fórmula. É medido em quilogramas por metro cúbico. Às vezes, eles também usam um valor como grama por centímetro cúbico. Converter um valor em outro é muito simples. 1 g = 0,001 kg e 1 cm3 = 0,000001 m3. Assim, 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000 kg / m ^ 3. Também deve ser lembrado que a densidade de uma substância é diferente em diferentes estados de agregação. Ou seja, sólido, líquido ou gasoso. A densidade dos sólidos, na maioria das vezes, é maior que a densidade dos líquidos e muito maior que a densidade dos gases. Talvez uma exceção muito útil para nós seja a água, que, como já consideramos, pesa menos no estado sólido do que no estado líquido. É por causa dessa estranha característica da água que a vida é possível na Terra. A vida em nosso planeta, como você sabe, originou-se dos oceanos. E se a água se comportasse como todas as outras substâncias, então a água nos mares e oceanos congelaria, o gelo, sendo mais pesado que a água, afundaria até o fundo e ficaria ali sem derreter. E somente no equador em uma pequena coluna de água existiria vida na forma de vários tipos de bactérias. Assim, podemos agradecer à água pelo fato de existirmos.

A densidade é geralmente chamada de quantidade física que determina a razão entre a massa de um objeto, substância ou líquido e o volume que ocupam no espaço. Vamos falar sobre o que é densidade, como a densidade de um corpo e matéria difere, e como (usando qual fórmula) encontrar densidade na física.

Tipos de densidade

Deve ser esclarecido que a densidade pode ser dividida em vários tipos.

Dependendo do objeto em estudo:

• A densidade de um corpo - para corpos homogêneos - é a razão direta entre a massa do corpo e seu volume ocupado no espaço.
• A densidade de uma substância é a densidade dos corpos que consistem dessa substância. A densidade das substâncias é constante. Existem tabelas especiais onde é indicada a densidade de diferentes substâncias. Por exemplo, a densidade do alumínio é de 2,7 * 103 kg / m 3. Conhecendo a densidade do alumínio e a massa do corpo que é feito dele, podemos calcular o volume desse corpo. Ou, sabendo que o corpo é feito de alumínio e conhecendo o volume desse corpo, podemos facilmente calcular sua massa. Como encontrar esses valores, consideraremos um pouco mais tarde, quando derivarmos uma fórmula para calcular a densidade.
• Se o corpo consiste em várias substâncias, para determinar sua densidade, é necessário calcular a densidade de suas partes para cada substância separadamente. Essa densidade é chamada de densidade média do corpo.

Dependendo da porosidade da substância de que o corpo é composto:

• A densidade verdadeira é a densidade que é calculada sem levar em conta os vazios no corpo.
• A gravidade específica - ou densidade aparente - é aquela que é calculada levando-se em conta os vazios de um corpo constituído por uma substância porosa ou friável.

Então, como você encontra a densidade?

Fórmula de densidade

A fórmula para ajudar a encontrar a densidade de um corpo é a seguinte:

• p = m / V, onde p é a densidade da substância, m é a massa do corpo, V é o volume do corpo no espaço.

Se calcularmos a densidade de um determinado gás, a fórmula ficará assim:

• p \u003d M / V m p é a densidade do gás, M é a massa molar do gás, V m é o volume molar, que em condições normais é de 22,4 l / mol.

Exemplo: a massa de uma substância é 15 kg, ela ocupa 5 litros. Qual é a densidade da matéria?

Solução: Substituir os valores na fórmula

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Resposta: a densidade da substância é 3 kg/l

Unidades de densidade

Além de saber como encontrar a densidade de um corpo e de uma substância, também é necessário conhecer as unidades de medida de densidade.

• Para sólidos - kg/m3, g/cm3
• Para líquidos - 1 g/l ou 10 3 kg/m 3
• Para gases - 1 g/l ou 10 3 kg/m 3

Você pode ler mais sobre unidades de densidade em nosso artigo.

Como encontrar densidade em casa

Para encontrar a densidade de um corpo ou substância em casa, você precisará de:

1. Escalas;
2. centímetro se o corpo for sólido;
3. Vaso, se você quiser medir a densidade de um líquido.

Para encontrar a densidade de um corpo em casa, você precisa medir seu volume com um centímetro ou vaso e depois colocar o corpo na balança. Se estiver medindo a densidade de um líquido, não se esqueça de subtrair a massa do recipiente no qual despejou o líquido antes de calcular. É muito mais difícil calcular a densidade dos gases em casa, recomendamos o uso de tabelas prontas nas quais as densidades de vários gases já são indicadas.

A densidade é um parâmetro físico de uma substância que está intimamente relacionado à sua massa e volume. A relação entre esses parâmetros geralmente é determinada pela fórmula p \u003d m / V, onde p é a densidade da substância, m é sua massa e V é o volume. Assim, substâncias com o mesmo volume, mas ao mesmo tempo massas diferentes, aparentemente diferem umas das outras em densidade. O mesmo pode ser dito se, com a mesma massa, quaisquer substâncias tiverem um volume diferente.

Entre todas as outras substâncias do planeta Terra, os gases têm a menor densidade. Os líquidos, via de regra, são caracterizados por uma densidade mais alta em comparação a eles, e o valor máximo desse indicador pode ser encontrado nos sólidos. Assim, por exemplo, o ósmio é considerado o metal mais denso.

Medição de densidade

Para medir a densidade, assim como outras áreas temáticas, este conceito adotou uma unidade especial de medida complexa baseada na relação da densidade com a massa e o volume de uma substância. Assim, no sistema internacional de unidades SI, a unidade usada para descrever a densidade de uma substância é o quilograma por metro cúbico, que geralmente é denotado como kg/m³.

No entanto, no caso de volumes muito pequenos da substância em relação aos quais é necessário medir a densidade, utiliza-se a derivada desta unidade geralmente aceita, expressa em número de gramas por centímetro cúbico. Na forma abreviada, esta unidade é geralmente denotada g/cm³.

Ao mesmo tempo, a densidade de várias substâncias tende a mudar dependendo da temperatura: na maioria dos casos, sua diminuição acarreta um aumento na densidade da substância. Assim, por exemplo, o ar comum a uma temperatura de + 20 ° C tem uma densidade igual a 1,20 kg / m³, enquanto quando a temperatura cai para 0 ° C, sua densidade aumentará para 1,29 kg / m³ e com sua diminuição adicional a -50 ° C, a densidade do ar chegará a 1,58 kg/m³. Ao mesmo tempo, algumas substâncias são uma exceção a essa regra, pois a mudança em sua densidade não segue esse padrão: incluem, por exemplo, a água.

Vários instrumentos físicos são usados ​​para medir a densidade de substâncias. Assim, por exemplo, você pode medir a densidade de um líquido usando um hidrômetro e, para determinar a densidade de uma substância sólida ou gasosa, pode usar um picnômetro.