Wingi halisi "wiani". Jinsi ya kupata msongamano kwa majaribio na kinadharia?

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 17:56

Hebu tuzingatie katika makala jinsi ya kupata msongamano, na ni nini. Katika kubuni ya miundo na magari mengi, idadi ya sifa za kimwili zinazingatiwa kuwa nyenzo fulani lazima iwe nayo. Mojawapo ni msongamano.

Misa na ujazo

Bainisha maana ya kiasi mbili halisi ambacho kinahusiana nayo moja kwa moja - hii ni wingi na ujazo. Kabla hatujajibu swali jinsi ya kupata msongamano.

Misa ni sifa inayoelezea sifa zisizo na mvuto za miili na uwezo wao wa kuonyeshana mvuto wa mvuto. Misa hupimwa kwa kilo katika mfumo wa SI.

Dhana za wingi wa ajizi na uvutano zilianzishwa kwa mara ya kwanza katika fizikia na Isaac Newton wakati wa kuunda sheria za umekanika na uvutano wa ulimwengu wote.

Volume ni sifa ya kipekee ya kijiometri ya mwili, ambayo huakisi kwa kiasi sehemu ya nafasi inayochukua. Kiasi cha sauti hupimwa kwa ujazo wa vitengo vya urefu, kwa mfano, katika SI ni mita za mchemraba.

Kwa miili yenye umbo linalojulikana(parallelepiped, mpira, piramidi) thamani hii inaweza kuamuliwa na fomula maalum, kwa vitu vya umbo la kijiometri isiyo ya kawaida, ujazo huamuliwa kwa kuzamishwa kwenye kioevu.

Msongamano wa wingi kimwili

Sasa unaweza kwenda moja kwa moja kwa jibu la swali la jinsi ya kupata msongamano. Tabia hii imedhamiriwa na uwiano wa uzito wa mwili kwa kiasi ambacho inachukua, ambacho kimeandikwa kihisabati kama ifuatavyo:

ρ=m/V.

Usawa huu unaonyesha vitengo vya ρ (kg/m3). Kwa hivyo, msongamano, wingi na ujazo vinahusiana na usawa mmoja, na thamani ya ρ kwa nyenzo yoyote inaonyesha mkusanyiko wa ujazo wa wingi wake.

Hebu tutoe mfano rahisi: ikiwa unachukua mipira ya plastiki na chuma yenye ukubwa sawa mkononi mwako, basi ya pili itakuwa na uzito zaidi kuliko ya kwanza. Ukweli huu unatokana na msongamano mkubwa wa chuma ikilinganishwa na plastiki.

Mojawapo ya onyesho kuu la uwiano wa msongamano katika asili litakuwa uchangamfu wa miili. Ikiwa mwili una msongamano wa chini kuliko kioevu, basi hautazama ndani yake kamwe.

Msongamano wa nyenzo

Wanapozungumzia msongamano wa nyenzo fulani, humaanisha vitu vizito. Gesi na vimiminika pia vina msongamano fulani, lakini hatutazizungumzia hapa.

Nyenzo madhubuti zinaweza kuwa za fuwele au amofasi. Thamani ya ρ inategemea muundo, umbali wa interatomic, na wingi wa atomiki na molekuli ya nyenzo. Kwa mfano, metali zote ni fuwele, na kioo au mbao zinamuundo wa amofasi. Ifuatayo ni jedwali la msongamano wa aina mbalimbali za mbao.

Tafadhali kumbuka kuwa katika kesi hii msongamano wa wastani umetolewa. Katika maisha halisi, kila mti una vipengele vya kipekee, ikiwa ni pamoja na utupu, vinyweleo, na kuwepo kwa asilimia fulani ya unyevu kwenye kuni.

Hapo chini kuna jedwali lingine. Ndani yake, katika g/cm3mizani ya vipengele vyote vya kemikali vilivyo kwenye joto la kawaida hutolewa.

Inaweza kuonekana kutoka kwa jedwali kuwa vipengele vyote vina msongamano mkubwa kuliko ule wa maji. Isipokuwa ni metali tatu pekee - lithiamu, potasiamu na sodiamu, ambazo hazizami, lakini huelea juu ya uso wa maji.

Je, msongamano unapimwaje kwa majaribio?

Kwa hakika, kuna mbinu mbili za kubainisha sifa inayochunguzwa. Ya kwanza ni kupima mwili moja kwa moja na kupima vipimo vyake vya mstari.

Ikiwa umbo la kijiometri la mwili ni changamano, basi kinachojulikana kama mbinu ya hidrostatic hutumiwa.

Kiini chake ni kama ifuatavyo: kwanza pima mwili kwenye hewa. Wacha tuchukue kuwa uzani uliosababishwa ulikuwa P₁. Baada ya hapo, mwili hupimwa kwenye kioevu chenye msongamano unaojulikana ρ_l. Acha uzito wa mwili kwenye kioevu uwe P_{2. Kisha thamani ya msongamano ρ wa nyenzo inayosomwa itakuwa:}

ρ=ρ_lP₁/(P₁-P 2_).

Mfumo huu unaweza kupatikana na kila mwanafunzi peke yake ikiwa atazingatia sheria ya Archimedes.kwa kesi iliyoelezewa.

Kihistoria, inaaminika kuwa kwa mara ya kwanza uzani wa hydrostatic ulitumiwa na mwanafalsafa wa Kigiriki Archimedes kubainisha taji ya dhahabu bandia. Mizani ya kwanza ya hydrostatic iligunduliwa na Galileo Galilei mwishoni mwa karne ya 16. Hivi sasa, piknomita za kielektroniki na mita za msongamano hutumika sana kubainisha kwa majaribio thamani ya ρ katika vimiminika, yabisi na gesi.

Ufafanuzi wa kinadharia wa msongamano

Swali la jinsi ya kupata msongamano kwa majaribio lilijadiliwa hapo juu. Hata hivyo, hii ρ ya nyenzo isiyojulikana inaweza kupatikana kinadharia. Ili kufanya hivyo, ni muhimu kujua aina ya kimiani ya kioo, vigezo vya kimiani hiki, pamoja na wingi wa atomi zinazoiunda. Kwa kuwa kimiani chochote cha msingi cha fuwele kina umbo fulani wa kijiometri, ni rahisi kupata fomula ya kubainisha ujazo wake.

Ikiwa nyenzo ya fuwele ina elementi kadhaa za kemikali, kama vile aloi za chuma, basi msongamano wake wa wastani unaweza kubainishwa kwa fomula rahisi ifuatayo:

ρ=∑m_i/∑(m_i/ρ_i).

Ambapo m_i, ρ_{i ni uzito na msongamano wa kijenzi cha i-th, mtawalia.}

Ikiwa nyenzo ina muundo wa amofasi, basi kinadharia haitawezekana kubainisha kwa usahihi msongamano wake, na mbinu za majaribio lazima zitumike.