چگالی

آیا آهن از چوب سنگین تر است؟ این سوال مبهم است زیرا پاسخ آن بستگی به مقدار این دو دارد. به عنوان مثال یک تنه بزرگ درخت قطعا از یک میخ آهنی سنگین تر است. (پل.جی هیوئیت)

سوال را می توان طوری دیگری مطرح کرد: آیا آهن متراکم تر از چوب است؟ پاسخ: بله    

هزاران سال است که انسان از مواد جامد استفاده می کند. نامگذاری دوره های زمانی به صورت عصر سنگ، عصر برنز و عصر آهن نشان می دهد که شناخت جامدات در پیشرفت تمدن نقش مهمی داشته است.

در کتاب علوم هفتم با عبارت چگالی آشنا شدید. چگالی نسبت جرم جسم (مواد سازنده آن) به حجم آن (مقدار فضایی که اشغال می کند) می باشد که نشان دهنده میزان تراکم مواد سازنده آن جسم است.

به وسیله چگالی می‌توانید تعیین کنید که جسمی در آب ته نشین می شود، غوطه شده یا روی آن شناور می‌ماند.

چگالی از رابطه زیر بدست می آید:

$\rho=\frac{m}{V}$

که در آن m نشان دهنده جرم جسم (برحسب Kg یا g) و v حجم آن (برحسب m³ یا cm³) می باشد. یکای چگالی در SI برحسب کیلوگرم بر مترمکعب ($\frac{kg}{m^{3}}$) بیان می شود اما یکای گرم بر سانتی مکعب ($\frac{g}{cm^{3}}$) نیز کاربرد زیادی دارد.

توجه: به چگالی گاهی دانسیته، جرم حجمی یا جرم ویژه نیز می‌گویند.

نکته: چگالی ویژگی ماده می باشد، لذا به مقدار ماده بستگی ندارد.

نحوه بدست آوردن چگالی اجسام

محاسبه جرم

ساده ترین راه استفاده از ترازو است، پرکاربرد ترین آنها ترازوی سه اهرمه و دیجیتال می باشد که در این شبیه ساز از ترازوی دیجیتال استفاده شده است.

برای آشنایی با ترازوی سه اهرمه می توانید کلیک کنید.

محاسبه حجم

مواد جامد را می توان در 2 دسته منظم و نامنظم قرار داد.

1- اجسام منظم:

دارای شکل هندسی خاصی بوده و می توان با استفاده از روابط ریاضی حجم آنها را بدست آورد. مانند: کره، استوانه، مکعب، مکعب مستطیل، هرم و....

2- اجسام نامنظم: این اجسام شکل هندسی خاصی نداشته و نمی توان به راحتی با فرمول های ریاضی حجم آنها را حساب کرد. این اجسام را در آب غرق کرده و از روی تغییر حجم آب می توان حجم جسم مورد نظر را بدست آورد.

سوال1: حجم اجسامی مانند یک تکه قند با شکل غیرهندسی که در آب حل می شود را چگونه بدست آوریم؟

نحوه کار با شبیه ساز

جسم مدنظر خود را از قفسه "اشیا مورد آزمایش" برداشته و روی ترازو قرار دهید. جرم جسم را یادشت کرده سپس داخل استوانه مدرج که حاوی آب است رها کنید. از اختلاف حجم اولیه و ثانویه آب حجم جسم بدست می آید. (البته پس از قرار دادن جسم در استوانه مدرج، حجم آن بالای استوانه نوشته می شود.)

کافی است جرم جسم را به حجم آن تقسیم کنید و چگالی آن به حسب گرم بر سانتی مترمکعب ($\frac{g}{cm^{3}}$) بدست آید.

پس از بدست آوردن چگالی ماده مورد نظر آن را در "ظرف مایع" رها کنید، اگر چگالی آن کمتر از چگالی آب باشد به روی سطح می آید و اگر بیشتر باشد ته نشین می شود.

می توانید چگالی مایع موجود در ظرف را تغییر داده تا شاهد بالا آمدن برخی از مواد ته نشین شده باشید.

سوال2: برای محاسبه حجم مواد باید آنها را در استوانه مدرج حاوی آب قرار داد، برخی از اجسام چگالی کمتر از آب دارند. اگر شکل هندسی نامنظمی داشته باشند چگونه حجم را بدست آوریم؟

سوال3: بین یک لیتر یخ و یک لیتر آب، وزن کدام یک بیشتر است؟

پاسخ های خود را در مورد سوالات می توانید در قسمت پرسش و پاسخ برای ما ارسال کنید.