چگالی در فیزیک را به زبان ساده یاد بگیریم

امروز فضای مجازی و بستر اینترنت به یکی از مراجع مهم برای دانش آموزان تبدیل شده است تا با مراجعه به آن پاسخ بسیاری از پرسش های خود را بیابند.

تحریریۀ مدرسه آنلاین تلاش می‌کند تا در این بخش اطلاعات به روز و مستندی را پیرامون موضوعات درسی تهیه و در اختیار کاربران فضای مجازی قرار دهد.

امروز به بحث چگالی در فیزیک دهم می‌پردازیم.

چگالی چیست؟

چگالی جرم حجمی یک ماده است یا به عبارت دیگرمی توان چگالی را به زبان ساده این گونه تعریف کرد:

نسبت جرم جسم به حجم آن جسم

با توجه به تعریف فوق لازم است برای شناخت مفهوم چگالی ابتدا با دو واژه جرم و حجم آشنا شویم.

تعریف جرم در علوم:

به مواد سازنده یک جسم، جرم آن جسم می گویند. جرم جسم را به وسیله ترازو اندازه می گیریم و یکای استاندارد آن کیلو گرم است. می توان از معیار های گرم و تن نیز به عنوان واحد جرم یک جسم استفاده کرد.

تعریف حجم در علوم:

حجم یک جسم مقدار فضایی است که آن جسم اشغال می کند.

چگونه حجم اجسام را اندازه گیری کنیم؟

برای اندازه گیری حجم اجسامی که شکل هندسی منظمی دارند، می توان از روش های ریاضی استفاده کرد. مثلا حجم یک مکعب از حاصل‌ضرب طول در عرض در ارتفاع به دست می آید یعنی یک ضلع را ۳ بار در خودش ضرب می کنیم.

برای اندازه گیری حجم اجسام کوچکی که شکل هندسی منظمی ندارند، می توان از استوانه مدرج استفاده کرد. در این روش درون استوانه ای مدرج مقدار مشخصی آب می ریزیم، سپس جسم مورد نظر را به نحوی که در آب فرو رود داخل استوانه می اندازیم و سطح آب درون استوانه را با قبل مقایسه می کنیم. تفاوت دو عدد به دست آمده، برابر حجم جسم است.

فرمول چگالی:

فرمول چگالی برابر با نسبت جرم بر حجم یک ماده است. در حقیقت داریم: p مساوی است با m به روی v.

یکای چگالی:

با توجه به واحد های جرم و حجم، چگالی نیز دارای یکاهای مختلفی می تواند باشد. مثلا اگر جرم بر حسب کیلوگرم و حجم بر حسب متر مکعب باشد، واحد چگالی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب می شود.

یکای چگالی در SI کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m3) است .

یکی دیگر از یکاهای متداول چگالی، گرم بر سانتی متر مکعب (g/cm3) است .

رابطه چگالی با جرم:

چگالی یک جسم با جرم آن جسم رابطه مستقیم دارد یعنی هر چه یک جسم سنگین تر باشد، چگالی آن بیش تر است. مثلا چگالی آهن بیش از پنبه است چون آهن سنگین تر از پنبه است.

رابطه چگالی با حجم:

چگالی یک جسم رابطه معکوس با حجم آن جسم دارد یعنی هر چه حجم یک جسم بیشتر باشد، چگالی آن کمتر است و بالعکس کاهش حجم، چگالی جسم را افزایش می دهد.

نکته: هنگامی که چند مایع مخلوط نشدنی را در یک ظرف می ریزیم ، مایعی که چگالی بیشتری دارد ، پایین تر قرار می گیرد.

در شکل فوق داریم:

چگالی آلیاژ:

اگر چند فلز را با چگالی های متفاوت را با یکدیگر مخلوط کنیم، چگالی آلیاژ بدست آمده از رابطه ی زیر بدست می آید:

البته اگر در صورت مخلوط شدن ، حجم مجموعه چند ماده تغییر کند ، باید تغییر بوجود آمده را در مخرج کسر اعمال کرد.

منبع: درس دایکیومنت