La densité est un concept fondamental en physique et en ingénierie. Non seulement est-il intimement lié à la masse d'un objet, mais la densité est également essentielle pour déterminer si quelque chose flottera lorsqu'il sera placé à la surface d'un fluide. Alors que la densité peut ne pas être importante de la même manière que les forces fondamentales, c'est toujours l'une des choses les plus importantes que vous pouvez connaître sur une substance.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La densité est définie par ρ = m ÷ V, où ρ est la densité, m est la masse et V est le volume. La densité est importante lors de l'entraînement si quelque chose flotte dans l'eau, et elle peut aussi être utile pour calculer la masse d'un volume spécifique d'une substance.
Qu'est-ce que la densité?
La densité est la masse d'une substance par unité de volume. Sous la forme d'une équation, cela signifie:
ρ = m ÷ V
La lettre grecque rho, ρ, est traditionnellement utilisée pour représenter la densité; m est la masse; et V est le volume. Les unités de densité sont le kg par mètre cube, ou quelque chose d'équivalent dans d'autres unités telles que les livres par pied cube.
L'eau est un bon exemple de densité parce que la densité est proche de 1000 kg /mètre cube ou 1 g /centimètre cube. D'autre part, l'acier inoxydable a une densité de 8 000 kg /mètre cube. Cela correspond à l'expérience quotidienne, car un bloc d'acier inoxydable est plus lourd qu'un bloc d'eau de taille égale.
Vous pouvez changer la densité de quelque chose en le comprimant en volume (c'est-à-dire en réduisant le volume) ou en augmentant La densité en général dans le même volume.
La densité en général
Bien que la densité se réfère généralement à la masse par unité de volume, dans certains cas, le terme peut être utilisé différemment. Par exemple, la "densité numérique" des objets est le nombre de ce que vous comptez dans une unité de volume. La densité de charge est la quantité de charge électrique par unité de volume. La densité de population est également utilisée comme mesure du nombre de personnes par unité de surface ou de volume. En général, la densité signifie la quantité de quelque chose dans un certain espace.
L'importance de la densité: la flottabilité
La densité a une importance évidente quand il s'agit de la flottabilité des objets. En gros, si quelque chose est plus dense que l'eau (ayant une densité supérieure à 1 000 kg /mètre cube), il coulera, mais si quelque chose a une densité inférieure à l'eau, il flottera.
Plus techniquement, flotter lorsque le poids de l'eau qu'il déplace (en raison de la surface de contact avec l'eau et à quelle distance il pousse l'eau) correspond au poids de l'objet, mais si cela n'arrive jamais, il coulera. Si l'objet est plus dense que l'eau (par exemple, un bloc d'acier), le poids de l'eau qu'il déplace ne peut jamais correspondre au poids de l'objet, donc il continuera à couler.
L'aluminium est une bonne chose Exemple. Il est plus dense que l'eau, mais un morceau de papier d'aluminium tendu flottera sur l'eau à cause de la grande surface de contact avec l'eau. Cependant, si vous faites rouler la même quantité de film dans une boule, la surface en contact avec l'eau devient beaucoup plus petite et la masse est concentrée au-dessus, donc la plus grande densité d'aluminium gagne et la feuille coulera. C'est pourquoi les bateaux faits de matériaux plus denses que l'eau flotteront, même si un seul bloc de matériau coulera: Toute la structure a une densité inférieure à celle du bloc car elle contient beaucoup d'air ou de matériau moins dense aussi.
La différence de densité est aussi la raison pour laquelle le pétrole flotte à la surface de l'eau. La densité des huiles varie d'environ 0,91 à 0,93 g par centimètre cube, un peu moins que la densité de l'eau. Vous pouvez effectuer de nombreuses expériences sur cette base simple, en montrant que des liquides plus denses vont couler au fond d'un récipient d'eau tandis que des liquides moins denses vont flotter.
L'importance de la densité: calculer la masse
Puisque la densité et la masse sont si étroitement liées, vous pouvez facilement calculer la masse d'une certaine quantité d'une substance à condition de connaître sa densité et le volume de la substance. Cela peut être utile dans l'ingénierie et d'autres applications. Utilisez la formule simple:
m = ρ × V
Pour déterminer la masse de la substance. Par exemple, en utilisant la masse volumique d'acier citée plus haut, 0,5 mètre cube d'acier a une masse de:
m = ρ × V = 8 000 kg /mètre cube × 0,5 mètre cube = 4 000 kg
Ceci est utile dans de nombreuses situations différentes. Par exemple, si vous savez combien il y a d'espace dans une fourgonnette et quelle est la charge maximale que la fourgonnette peut transporter, vous pouvez déterminer si le remplissage d'un matériau spécifique sera sûr. Vous pouvez également utiliser la version ρ = m ÷ V de l'équation pour déterminer le matériau le plus dense que vous puissiez transporter en toute sécurité.
