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:
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 () بیان می شود اما یکای گرم بر سانتی مکعب () 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 () 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.
- آشنایی با روش های محاسبه جرم مواد
- بدست آوردن حجم مواد با شکل های مختلف
- محاسبه چگالی مواد به صورت تجربی
At.
۱۹ مهر ۱۴۰۳علی کرمی
حل: طبق قوانین شناوری میدانید اجسام برای شناور ماندن باید هم وزن خود، آب جابهجا کنند. در قدم اول وزن چوب پنبه را حساب می کنیم:
از روی چگالی و حجم آن، جرم چوب پنبه ۷گرم میشود (و وزن آن ۷ صدم نیوتن)
وزن این چوب پنبه باید با وزن آب جابهجا شد برابر باشد، با توجه به چگالی یک (گرم بر سانتی متر مکعب) آب، حجم آب جابهجا شده ۷ سانتی متر مکعب میشود.
در صورت سوال گفته بود حجم چوب پنبه ۱۰ سانتی متر مکعب است، در حالی که حجم آب جابهجا شده آن ۷ سانتی متر مکعب میباشد، پس این ۳ سانتی متر مکعب همان حجم چوب پنبهای است که خارج از آب میباشد.
به راحتی میتوان متوجه شد که ۳۰ درصد حجم چوب پنبه روی آب مانده و وارد آن نمیشود.
موفق باشید.
جانان
علی کرمی
بله درسته
فرض بر این است که میخواهیم حجم جسم را از طریق غرق کردن آن در آب بدست آوریم. برای اینکار ابتدا حجم آب موجود در ظرف را یادداشت کرده سپس جسم را داخل آن غرق میکنیم. در نهایت با کم کردن حجم نهایی و اولیه آب از یکدیگر حجم جسم نامشخص بدست میآید.
مرادی
۱۲ شهریور ۱۴۰۳چطوری میتونم چگالی جیوه را بالا ببرم؟؟
علی کرمی
چگالی به جنس وابسته بوده و نمی توان به سادگی آن را تغییر داد در نتیجه اگر چگالی جیوه ۱۳/۶ گرم بر سانتی مترمکعب هست، با تغییر مقادیر جرم یا حجم آن، عدد چگالی تغییر نخواهد کرد.
طبق متن کتاب درسی، تنها با افزایش دما می توان چگالی را تغییر داد که در نتیجه آن عدد چگالی کاهش می یابد نه افزایش
سودابه
۲۵ آذر ۱۴۰۲برای جشنواره خوارزمی پایه هفتم نیاز به دست سازه دارم
خودم تصمیم داشتم دست سازه ای مربوط به چگالی درست کنم
می شه راهنمایی م کنید؟؟
علی کرمی
می توانید از تلفیق مباحث چگالی و شناوری، دست سازهای ایجاد کنید.
برای راهنمایی می توانید به شماره زیر در ایتا یا شاد پیام دهید:
09226521805
امیرعلی مراقی
لطفا سریع پاسخ بدید
علی کرمی
پس از محاسبه چگالی جسم کافی است به جدول چگالی عناصر که در کتاب های مرجع و همچنین اینترنت موجود می باشد مراجعه کنید.
اگر عدد بدست آمده به عدد ثبت شده در جدول نزدیک باشد جنس جسم مشخص است اما اگر عدد بدست آمده میانگینی از چندین ماده باشد، جسم آلیاژ می باشد. (مراجعه به مبحث چگالی آلیاژ یا مخلوط در فیزیک دهم، فصل اول)
Sepid
۴ آبان ۱۴۰۲علی کرمی
برای این کار کلید را در حجم مشخصی از آب غرق کرده و تغییر حجم را یادداشت کنید. اختلاف حجم ثانویه و اولیه آب، حجم جسم را می دهد و می توانید چگالی کلید را محاسبه کنید.
عسل
۲۰ مهر ۱۴۰۲ممنون همکار گرامی.چقدر عالی هست کارتون
ای کاش چگالی رو خودش حساب میکرد و با انداختن شی در ظرف مخصوص چگالی، بر اساس چگالی به دست آمده، خودش در جای مناسب قرار میگرفت.معلق میشد یا رسوب میکرد.
علی کرمی
ممنون از پیشنهادتون، بله امکان پذیره اما هدف از این شبیه ساز انجام عملی آزمایش چگالی هستش تا با اندازه گیری جرم و حجم و محاسبات مربوطه [که اعداد برحسب واقعیت بوده] چگالی اجسام بدست بیاد.
در واقع هدف شبیه ساز تعامل با دانش آموزه تا دست به کار بشه و تا حدی حس آزمایشگاه واقعی بهشون دست بده
سپاس
سلام
۱۰ خرداد ۱۴۰۲ایاباتقسیم۳۳بر۲۵ چگالی بدست می اید؟؟؟؟
علی کرمی
بله از همین روش میشه چگالی جیوه رو بدست آورد اما دقت کنید چگالی به جنس وابسته بوده و با تغییر جرم یا حجم ماده در دمای ثابت، چگالی ثابت می مونه
پس با انجام آزمایش باید چگالی جیوه ۱۳/۶ گرم بر سانتی مترمکعب بدست بیاد. حالا اگر ۳۳گرم جیوه داشته باشیم و در استوانه مدرج قرار بدیم باید حجم تقریبا ۲/۵ سانتی مترمکعبی داشته باشه (حجم= جرم تقسیم بر چگالی)
F.C
۱۱ دی ۱۴۰۱علی کرمی
فولاد آلیاژی از آهن است. (فولاد = آهن + درصدی کربن + سایر آلیاژها)
چگالی فولاد بسته به درصد ترکیبات آلیاژی متغیر بوده و بین 7.7 تا 8 گرم بر سانتی مترمکعب می باشد اما چگالی آهن حدود 7.8 می باشد.
پس بسته به اینکه چند درصد کربن (و سایر آلیاژها) با آهن ترکیب شده، چگالی فولاد می تواند کمتر یا بیشتر از چگالی آهن می باشد.
زینب سادات سجادیان
۱۱ دی ۱۴۰۱علی کرمی
دقت کنید وقتی آب به یخ تبدیل می شود چگالی آن تغییر می کند. (چگالی به جنس وابسته بوده و اینجا تغییر حالت رخ می دهد.)
در واقع جرم آب یخ زده ثابت است. یعنی جرم ثابت مانده اما حجم افزایش می یابد و در نتیجه چگالی یخ نسبت به آب کمتر است.
به نظر شما چرا حجم آب هنگامی یخ زدن افزایش می یابد؟ برای پیدا کردن جواب به شبیه ساز "تغییر حالت و دمای تعادل" مراجعه کنید.
فاطمه صباحی
۱۰ دی ۱۴۰۱علی کرمی