Версия 16:17, 21 декабря 2009

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика: Густина. Одиниці густини. Залежність розмірів тіл від температури

§ 10. ГУСТИНА. ОДИНИЦІ ГУСТИНИ
■ Ми часто вживаємо вирази «легкий, мов повітря» або «важкий, як свинець». Але чи знаєте ви, що повітря всередині, скажімо, супер-маркету важить більш ніж 400 кг. А підняти таку масу не поду¬жає й силач. Свинцеве ж грузило для вудки легко підніме навіть ма¬люк. Отже, наведені вище вирази — неправильні? З'ясуймо, у чому тут річ.
ЩШ Проводимо деякі вимірювання й робимо розрахунки
 
Рис. 2.8. Два свинцеві бруски, що мають різний об'єм
На рис. 2.8 ви бачите два бруски, обидва виготовлені з тієї самої ре-човини — свинцю, але мають різні розміри. Наше завдання — знайти від-ношення маси кожного бруска до його об'єму.

Рис. 2.9. Вимірювання мас свинцевих брусків, які мають різний об'єм
Для початку виміряйте довжину, ширину й висоту брусків і обчисліть їхні об'єми. (Якщо ви правильно виконаєте вимірювання й не помилитеся в розрахунках, то дістанете такі результати: об'єм меншого бруска дорівнює 4 см3, більшого бруска — 10 см3.)
Визначивши об'єми брусків, зважимо їх. На ліву шальку терезів по¬містимо один із брусків, на праву — важки (рис. 2.9). Терези перебувають у рівновазі, ваше завдання — порахувати масу важків.
Нам залишилося знайти відношення маси кожного бруска до його об'єму, тобто вирахувати, чому дорівнює маса свинцю об'ємом 1 см3 для меншого і для більшого брусків. Очевидно, що коли маса меншого бруска 45,2 г і він займає об'єм 4 см3, то маса свинцю об'ємом 1 см3 для цього бруска дорівнює 45,2 : 4 = 11,3 (г). Виконавши аналогічні розрахунки для більшого бруска, одержимо 113 : 10 = 11,3 (г). Таким чином, відношення маси свинцевого брус¬ка до його об'єму (маса свинцю одиничного об'єму) однакове як для більшого, так і для меншого бруска.
Якщо тепер узяти бруски, виготовлені з іншої речовини (наприклад алюмінію), і повторити ті ж дії, то відношення маси алюмінієвого бруска до його об'єму також не буде залежати від розмірів бруска. Ми знову одержи¬мо постійне число, але вже інше, ніж у досліді зі свинцем.
^у Даємо означення густини речовини
І
  Фізична величина, що характеризує певну речовину й чисельно дорівнює масі речовини одиничного об'єму, називається густиною речовини.
Густина позначається символом р і обчислюється за формулою
т
де V — об'єм, зайнятий речовиною масою т.

Густина — це характеристика речовини, що не залежить від маси ре-човини та її об'єму. Якщо збільшити масу речовини, наприклад, у два рази, то об'єм, який вона займе, також зросте у два рази*.
Із визначення густини речовини дістанемо одиницю густини. Оскільки в СІ одиницею маси є кілограм, а одиницею об'єму — метр кубічний, то одиницею густини в СІ буде кілограм на метр кубічний (кг/м3).
1 кг/м3 — це густина такої однорідної речовини, маса якої в об'ємі один кубічний метр дорівнює одному кілограму.
На практиці також дуже часто застосовують одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3).
Одиниці густини кілограм на метр кубічний (кг/м3) та грам на санти¬метр кубічний (г/см3) пов'язані між собою співвідношенням:
 

кг
1000
0,001кг
см3 0,01м 0,01 м-0,01м
Порівнюємо густини різних речовин
Густини різних речовин і матеріалів можуть суттєво відрізнятись одна від одної (рис. 2.10). Розгляньмо кілька прикладів. Густина водню за температури 0 °С та тиску 760 мм рт. ст. становить 0,090 кг/м3 — це означає, що маса водню об'ємом 1 м3 дорівнює 0,090 кг, або 90 г. Густина свинцю ста-новить 11 300 кг/м3. Це означає, що свинець об'ємом 1 м3 має масу 11 300 кг, або 11,3 т. Густина речовини нейтронної зорі сягає 1018 кг/м3. Маса такої речовини об'ємом 1 см3 дорівнює 1 млрд тонн. Далі в таблицях наведено густини деяких речовин.
м

Таблиця густин деяких речовин у твердому стані

Таблиця густин деяких речовин у рідкому стані

Таблиця густин деяких речовин у газоподібному стані
(за температури 0 °С та тиску 760 мм рт. ст.)

щр Вчимося обчислювати густину, масу та об'єм фізичного тіла
Одним зі способів визначення речовини, з якої складається фізичне тіло, є обчислення його густини, а потім порівняння одержаного значення із даними з таблиці густин. Щоб визначити густину тіла, досить виміря¬ти масу та об'єм цього тіла, а потім знайти відношення маси тіла до його об'єму.
Наприклад, якщо брила об'ємом 3 м3 має масу 2700 кг, то очевидно, що густина речовини, з якої вона складається (тобто маса речовини об'ємом 1 м3), дорівнює:
2700 3КГ= 900^.
З м3 м3
За таблицею виявляємо, що брила складається з льоду.
У наведених вище прикладах ми розглядали так звані однорідні тіла, тобто тіла, що не мають порожнин і складаються з однієї речовини (льо¬дяна брила, свинцевий та алюмінієвий бруски). У таких випадках густина тіла дорівнює густині речовини, з якої воно складається (густина льодяної брили дорівнює густині льоду).
Якщо в тілі є порожнини або воно складається з різних речовин (напри¬клад, корабель, футбольний м'яч, людина), то говорять про середню густи¬ну тіла, що також обчислюється за формулою
 

 т
р = —
 V
де V — об'єм, зайнятий речовиною масою т.

Середня густина тіла людини, наприклад, становить 1036 кг/м3.
Знаючи густину речовини, з якої складаєть¬ся тіло (або середню густину тіла), і об'єм тіла, можна визначити масу даного тіла без зважу-вання. Справді, якщо р = — , то т = рУ . Від-повідно, знаючи густину й масу тіла, можна
знайти його об єм: V = — .
170
Р

0 ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
 
Фізична величина, що характеризує певну речовину й чисельно дорів¬нює масі речовини одиничного об'єму, називається густиною речовини. Густину речовини та густину тіла можна розрахувати за формулою
т
У СІ густина вимірюється в кілограмах на метр кубічний (кг/м3). Часто також використовують одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3). Ці одиниці пов'язані між собою співвідношенням:
кг
см
м
1000
т
Знаючи масу тіла та його густину, можна знайти об'єм тіла: V -: — . Від-
повідно, за відомими об ємом тіла та його густиною можна знайти масу тіла: т = рУ .
Контрольні запитання
1. Чи залежить відношення маси речовини до об'єму, який займає ця речовина, від її маси? від об'єму? від роду речовини? 2. Що назива¬ють густиною речовини? 3. Густина платини дорівнює 21 500 кг/м3. Що це означає? 4. Що потрібно зробити, щоб визначити густину речовини? 5. Які одиниці густини ви знаєте? б. Як подати густи¬ну в грамах на сантиметр кубічний (г/см3), якщо її дано в кілограмах на метр кубічний (кг/м3)? *7. Як обчислити масу тіла за його густи¬ною та об'ємом? 8. Як визначити об'єм тіла, знаючи його густину та масу?
 
Фізика та техніка в Україні
 
Донецький фізико-технічний інститут НАН України
У 60-ті роки минулого століття у Донбасі — важливому промисловому регіоні України — ви-никла нагальна потреба в організації наукових досліджень, максимально зорієнтованих на за-доволення потреб регіону. Для цього в 1965 році й було створено Донецький науковий центр Ака¬демії наук УРСР, одним із ключових інститутів якого став Донецький фізико-технічний інститут (ДонФТІ).
Результати досліджень працівників інституту здобули визнання наукової громадськості України та інших держав. ДонФТІ підтримує ши¬рокі науково-виробничі зв'язки з десятками зарубіжних інститутів і промислових підпри¬ємств Швейцарії, США, Німеччини, Іспанії.
 

Вправи
 

 
Знайдіть у таблиці значення густини повітря та густини свинцю. Що вони означають? Які величини ми насправді порівнюємо, коли говоримо: «легкий, мов повітря», «важкий, як свинець»? У якому випадку маси тіл однакового об'єму будуть рівними?
Одна з двох однакових посудин наповнена ме-дом, друга — олією. Маса якої рідини більша і в скільки разів?
Два кубики — з оргскла та дуба — мають од-накову масу. Об'єм якого кубика є меншим і в скільки разів?
5. У циліндрі під поршнем міститься кисень (рисунок а). Поршень починають просувати в циліндр (рисунок б). Як при цьому змінюють¬ся: а) маса газу; б) об'єм газу; в) густина газу?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7
 

 
Гема, Визначення густини твердого тіла й рі-дини.
Мета: визначити густину твердих тіл і ріди¬ни.
іаднання: терези з важками; мірний циліндр; лінійка; досліджувані тверді тіла (дерев'яний брусок і металевий циліндр із нит¬кою); склянка з досліджуваною рідиною.
ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ Готування до експерименту
Перш ніж розпочинати вимірювання, згадайте:
а) формулу, за якою обчислюють густину;
б) за допомогою яких приладів можна визначити об'єм твердого тіла;
в) як визначають ціну поділки шкали вимірювального приладу;
г) як правильно знімати показання мірного циліндра;
д) правила роботи з важільними терезами;
є) яких запобіжних заходів необхідно дотримуватися під час роботи з мір-ним циліндром.
Визначте й запишіть ціну поділки шкали лінійки та ціну поділки шкали мірного циліндра.

Експеримент
Результати вимірювань і обчислень слід одразу заносити до таблиці! Визначте об'єм бруска за допомогою лінійки. Виміряйте масу бруска за допомогою терезів. 3. Обчисліть густину речовини, з якої виготовлено брусок.
Визначте об'єм металевого тіла за допомогою мірного циліндра. Виміряйте масу металевого тіла за допомогою терезів.
6. Обчисліть густину металу, з якого виготовлено тіло.
7. Виміряйте масу склянки з досліджуваною рідиною.
8. Перелийте рідину в мірний циліндр і визначте її об'єм.
Зважте порожню склянку та обчисліть масу досліджуваної рідини. 10. Обчисліть густину досліджуваної рідини.

Аналіз результатів експерименту
Користуючись таблицями густин, визначте назву досліджуваної рідини, а також речовини, з яких виготовлені досліджувані тіла.
Зробіть висновок, у якому не забудьте зазначити чинники, що могли вплинути на точність результатів.
 
 
Додаткове завдання
Визначте об'єм власного тіла, знаючи його сере-дню густину, зазначену в § 10.
Запропонуйте способи — теоретичний та ек-спериментальний, — скориставшись якими, можна знайти масу води, що виллється з від-ливної посудини (див. рисунок), якщо в неї повільно занурити пластиліновий кубик зі стороною 3 см.
 

_{Планування з фізики, підручники та книги онлайн, курси та завдання з фізики 7 класу}

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум