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밀도는 물리 및 공학의 기본 개념입니다. 물체의 질량과 밀접한 관련이있을뿐만 아니라 유체의 표면에 물체를 놓을 때 물체가 떠오를 지 여부를 결정하는데도 밀도가 중요합니다. 밀도는 기본 힘과 같은 방식으로 중요하지 않을 수 있지만 여전히 물질에 대해 알 수있는 가장 중요한 것 중 하나입니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
밀도는 다음과 같이 정의됩니다 ρ = m ÷ V여기서 ρ는 밀도이고, m은 질량이고 V는 부피입니다. 무언가가 물에 떠오르면 운동 할 때 밀도가 중요하며, 특정 부피의 물질의 질량을 계산하는 데 유용 할 수도 있습니다.
밀도 란?
밀도는 단위 부피당 물질의 질량입니다. 방정식의 형태로 이것은 다음을 의미합니다.
ρ = m ÷ V
그리스 문자 rho, ρ, 전통적으로 밀도를 나타내는 데 사용됩니다. 엠 질량이다; 과 V 볼륨입니다. 밀도의 단위는 입방 미터 당 kg 또는 입방 피트 당 파운드와 같은 다른 단위에서 이와 동등한 것입니다.
일상 온도에서 밀도는 1,000 kg / cubic meter 또는 1 g / cubic centimeter에 가깝기 때문에 물은 밀도의 좋은 예입니다. 한편, 스테인레스 스틸의 밀도는 8,000 kg / cubic meter입니다. 이것은 스테인레스 스틸 블록이 동일한 크기의 물 블록보다 무겁기 때문에 일상적인 경험에 적합합니다.
부피를 압축 (즉, 부피를 줄임)하거나 같은 부피 내에서 질량의 양을 증가시켜 무언가의 밀도를 변경할 수 있습니다.
일반 밀도
밀도는 일반적으로 단위 부피당 질량을 의미하지만 일부 상황에서는이 용어를 다르게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 개체의 "수 밀도"는 볼륨 단위 내에서 계산하는 숫자입니다. 전하 밀도는 부피 단위당 전하량이다. 인구 밀도는 단위 면적 또는 부피당 인원 수의 척도로 사용됩니다. 일반적으로 밀도는 특정 공간에서 무언가의 양을 의미합니다.
밀도의 중요성 : 부력
물체의 부력에있어서 밀도는 명백히 중요합니다. 대체로 물보다 밀도가 높은 (1,000 kg / 입방 미터 이상) 물은 가라 앉지 만 물보다 밀도가 낮 으면 부유합니다.
더 기술적으로, 물이 변하는 물의 무게 (물과 접촉하는 표면적과 물을 얼마나 아래로 밀고 있는지)로 인해 물체의 무게가 물체의 무게와 일치 할 때 무언가가 뜨기 시작합니다. 싱크대. 물체가 물보다 밀도가 높으면 (예를 들어, 강철 블록), 변위하는 물의 무게는 물체의 무게와 절대 일치 할 수 없으므로 계속 가라 앉습니다.
알루미늄이 좋은 예입니다. 물보다 밀도가 높지만, 표면과 물이 닿아 넓게 뻗어있는 알루미늄 호일 조각이 물 위에 떠 있습니다. 그러나 같은 양의 호일을 공으로 말아 올리면 물과 접촉하는 표면적이 훨씬 작아지고 그 위에 질량이 집중되어 알루미늄의 밀도가 높아지고 호일이 가라 앉습니다. 재료의 단일 블록이 가라 앉더라도 물보다 밀도가 높은 재료로 만들어진 보트가 부유하는 이유는 다음과 같습니다. 전체 구조는 공기가 많거나 밀도가 낮은 재료를 포함하기 때문에 블록보다 밀도가 낮습니다.
밀도의 차이는 또한 기름이 물 표면에 떠있는 이유입니다. 오일의 밀도는 세제곱 센티미터 당 약 0.91 ~ 0.93 g이며 물의 밀도보다 작습니다. 이 간단한 기준으로 많은 실험을 수행 할 수 있으며 밀도가 높은 액체가 부유하는 반면 밀도가 높은 액체는 물통 바닥에 가라 앉습니다.
밀도의 중요성 : 질량 계산
밀도와 질량은 서로 밀접하게 관련되어 있으므로 물질의 밀도와 부피를 알고 있다면 특정 양의 물질의 질량을 쉽게 계산할 수 있습니다. 엔지니어링 및 기타 응용 프로그램에서 유용 할 수 있습니다. 간단한 공식을 사용하십시오.
m = ρ × V
물질의 질량을 계산합니다. 예를 들어, 앞에서 인용 한 강철의 밀도를 사용하면 0.5 입방 미터의 강철의 질량은 다음과 같습니다.
m = ρ × V = 8,000 kg / 입방 미터 × 0.5 입방 미터 = 4,000 kg
이것은 여러 상황에서 유용합니다. 예를 들어, 밴에 얼마나 많은 공간이 있고 밴이 운반 할 수있는 최대 안전 하중이 무엇인지 알고 있다면 특정 재료로 채우는 것이 안전한지 여부를 해결할 수 있습니다. ρ = m ÷ V 버전의 방정식을 사용하여 안전하게 운반 할 수있는 가장 밀도가 높은 재료를 알아낼 수도 있습니다.