Gęstość

Po wielu tygodniach na morzu, ten statek zawija do portu. Kapitan wydaje rozkaz opuszczenia kotwicy. Hmm, wyraźnie widać, że coś jest nie tak z tą kotwicą, wygląda na to, że jest z drewna. Drewno unosi się na wodzie, więc nie jest dobrym materiałem na kotwicę. Gdy zamiast drewna użyjemy stali, kotwica pójdzie na dno morza, utrzymując statek w miejscu.

Dlaczego drewniana kotwica pływa, a stalowa tonie? Przyjrzyjmy się temu w mniejszej skali. Drewniana kostka unosi się na wodzie, a stalowa tonie; mimo że są takiej samej wielkości, stalowa kostka ma większą masę, jest cięższa. Porównajcie ją teraz z sześcianem wody tej samej wielkości. Drewno o tych rozmiarach lub tej objętości, ma mniejszą masę niż ta sama objętość wody.

Przez to drewno unosi się na wodzie. Stalowa kostka ma większą masę, niż woda o tej samej objętości, więc tonie. Masę danego materiału w stosunku do jego objętości nazywamy gęstością. Kotwice ze stali i z drewna mają taką samą objętość, ale stal ma większą masę, więc jej gęstość jest większa. Aby określić gęstość, trzeba dowiedzieć się, jaką masę ma dany materiał w porównaniu do jego objętości.

Ile kilogramów mieści się w metrze sześciennym takiego materiału? Gęstość to masa materiału podzielona przez jego objętość. Przedstawiamy gęstość za pomocą greckiej litery rho przypominającej literę p. Mierzymy ją w kilogramach na metr sześcienny. To jest jednostka SI gęstości.

Składa się z jednostek SI określających masę i objętość. Gęstość mówi nam, ile kilogramów mieści się w 1 metrze sześciennym danego materiału. Aby zmierzyć gęstość materiału wystarczy znać jego objętość i masę. Każdy materiał, którego gęstość jest większa od gęstości wody zatonie, a ten o gęstości mniejszej, niż gęstość wody będzie pływał. Możecie użyć prostego równania, aby sprawdzić, czy dany materiał będzie unosił się na wodzie.

Trzeba podzielić gęstość materiału przez gęstość wody. Gęstość wody to 1 000 kilogramów na metr sześcienny. Gęstość drewna to 900 kilogramów na metr sześcienny. To daje nam gęstość drewna w stosunku do gęstości wody. Jest to gęstość względna drewna.

Materiały o gęstości względnej mniejszej niż 1 będą unosiły się na powierzchni wody.. Materiały o gęstości względnej większej niż 1 zatoną. Gęstość względna drewna jest niższa niż 1, więc drewno unosi się na wodzie. Porównajmy to teraz z gęstością względną stali. Gęstość stali to 7 900 kilogramów na metr sześcienny.

Gęstość względna stali wynosi 7 900 podzielone przez 1 000, co daje nam 7,9. Gęstość względna stali jest większa niż 1, co oznacza, że stal zatonie w wodzie. Gęstość względna to proporcja, dlatego nie ma jednostki. Można zmierzyć gęstość względną dowolnego materiału. Wystarczy znać jego gęstość.

Dzięki wiedzy o gęstości względnej inżynierowie mogą dobrać najlepsze materiały do swoich konstrukcji. Gdyby osoba, która wykonała kotwicę wiedziała, jak zmierzyć gęstość względną, nigdy nie zrobiłaby kotwicy z drewna, a statek mógłby odpowiednio zacumować.