Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Qu'est-ce que la densité?
- Densité en général
- L'importance de la densité: la flottabilité
- L'importance de la densité: calculer la masse
La densité est un concept fondamental en physique et en ingénierie. Non seulement il est intimement lié à la masse d'un objet, mais la densité est également essentielle pour déterminer si quelque chose va flotter lorsqu'il est placé à la surface d'un fluide. Bien que la densité puisse ne pas être importante de la même manière que les forces fondamentales, elle reste l’une des choses les plus importantes que vous puissiez savoir sur une substance.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La densité est définie comme ρ = m ÷ V, où ρ est la densité, m est la masse et V est le volume. La densité est importante pour déterminer si quelque chose va flotter dans l'eau et peut également 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 utilisé pour représenter la densité; m est la masse; et V est le volume. Les unités de densité sont les 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 car, à la température de tous les jours, elle atteint près de 1 000 kg / mètre cube ou 1 g / centimètre cube. L'acier inoxydable, quant à lui, 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 modifier la densité de quelque chose en le comprimant en volume (c.-à-d. En réduisant le volume) ou en augmentant la quantité de masse dans le même volume.
Densité en général
Bien que la densité se réfère généralement à la masse par unité de volume, dans certaines situations, le terme peut être utilisé différemment. Par exemple, la «densité numérique» des objets est le nombre de tout 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 en 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 lorsqu'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 va couler, mais si quelque chose a une densité inférieure à celle de l'eau, il flotte.
Plus techniquement, quelque chose commencera à flotter lorsque le poids de l’eau qu’il déplace sera déplacé (en raison de la surface entrant en contact avec l’eau et de la distance à laquelle il pousse l’eau) correspond au poids de l’objet, mais si cela ne se produit jamais, évier. 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, il continuera donc à couler.
L'aluminium est un bon exemple. Il est plus dense que l'eau, mais une feuille de papier d'aluminium allongée flottera sur l'eau en raison de la grande surface en contact avec l'eau. Cependant, si vous roulez la même quantité de papier d'aluminium en boule, la surface en contact avec l'eau devient beaucoup plus petite et la masse est concentrée au-dessus, de sorte que la plus grande densité de l'aluminium l'emporte et que la feuille coule. C'est pourquoi les bateaux construits avec des matériaux plus denses que l'eau flotteront, même si un seul bloc du matériau va couler: La structure entière a une densité inférieure à celle du bloc car elle contient beaucoup d'air ou des matériaux moins denses.
La différence de densité explique également pourquoi l'huile flotte à la surface de l'eau. La densité des huiles se situe entre 0,91 et 0,93 g par centimètre cube, soit 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 couleront au fond d’un récipient contenant de l’eau, tandis que des liquides moins denses flotteront.
L'importance de la densité: calculer la masse
Étant donné que 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 son volume. Cela peut être utile en ingénierie et dans d’autres applications. Utilisez la formule simple:
m = ρ × V
Calculer la masse de la substance. Par exemple, en utilisant la densité d'acier mentionnée précédemment, 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 d'espace il y a dans une fourgonnette et quelle est la charge maximale que peut supporter la fourgonnette, vous pouvez déterminer si son remplissage avec un matériau spécifique sera sans danger. 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.