תוֹכֶן
אם אתה יודע את נפחו וצפיפותו, אתה יכול לקבוע את משקלו של חפץ פלסטי מבלי לשקול אותו. משקל משמש לעתים קרובות לסירוגין מסה בשפה יומיומית אבל למעשה הם שונים. מסה הוא כמות החומר באובייקט והיא ההתנגדות של אובייקט לתאוצה.
המסה קבועה ללא קשר למיקומה, ולכן לאסטרונאוט בעל מסה של 100 ק"ג על כדור הארץ יש אותה מסה על הירח. משקלעם זאת, הוא הכוח על מסה תחת השפעת כוח הכבידה וניתן על ידי הקשר: משקל = מסה × תאוצה בגלל כוח המשיכה. במערכת המטרית משקל כולל יחידות של ניוטון (N).
על פני כדור הארץ האצה הכבידה היא ז, שהוא 9.81 m / s2. על תאוצת הכבידה של הירח היא רק שישית מזו של כדור הארץ והיא 1.64 מ '/ ש'2.
מכיוון שמשקלו משתנה עם שדה הכבידה המקומי, לאסטרונאוט במסה של 100 ק"ג יש משקל של 981 N על פני כדור הארץ אך רק 164 N על הירח. בחלל העמוק, הרחק מכובד כוחם של כל גופים אסטרונומיים, לאסטרונאוט היה משקל של 0 N, מצב הנקרא באופן פופולרי חוסר משקל.
כיצד לקבוע נפח
כרך הוא כמות השטח שאובייקט תופס. אפשר לחשב את נפח מוצק רגיל, כמו קוביה, על ידי מדידת מידותיו אך שיטה זו תהיה קשה לחפצים בעלי צורה לא סדירה. במקום זאת, נוכל להעמיק את העצם במים ולהשתמש בעובדה שנפח המים העקורים שווה לנפח העצם השקוע.
מהי צפיפות?
ה צפיפות מסה של חפץ, שנקרא בפשטות צפיפות, זה זה המסה מחולקת בנפח שלה. צפיפות מיוצגת בדרך כלל על ידי האות היוונית rho (ρ) וניתן על ידי המשוואה: ρ = M/v. פה M היא המסה של אובייקט ו- v הוא הנפח שלו. במערכת המטרית יש לצפיפות יחידות של קילוגרמים למטר מעוקב (ק"ג / מ"ק)3) או גרם לסנטימטר מעוקב (גרם / ס"מ)3).
אם אתה יודע את הצפיפות של אובייקט, סידור מחדש של משוואת הצפיפות נותן את הביטוי לחישוב המסה שלו: M = ρ × v. בתורו, ברגע שאתה יודע מסה אתה יכול לחשב משקל.
קבע משקל באופן ניסיוני
1. השג חתיכה מהפלסטיק. זהה את סוג הפלסטיק שאתה בודק וחפש את צפיפות המסה שלו.
2. מדוד את נפח הדגימה. מלא צילינדר גדול ומדור עם מים עד 500 מ"ל. טבלו את חתיכת הפלסטיק לחלוטין במים.
הרבה פלסטיקה צפופה פחות ממים ותצוף. במקרה זה, הניחו משקל כבד כמו אגוז מתכת בתחתית הגליל ואז הוסיפו מים עד 500 מ"ל. הסר את המשקל וקשר אותו לדגימה הפלסטית באורך קצר של חוט. זרוק אותם יחד למים כך שפיסת הפלסטיק תהיה שקועה לחלוטין.
נפח המשקל נכלל כאשר הגליל מכויל עם מים ברמת 500 מ"ל, כך שהמשקל לא ישפיע על המדידה. ההבדל בין מפלס המים החדש והמקורי הוא נפח העצם. זכור כי מיליליטר (מיליליטר) שווה לסנטימטר מעוקב אחד3).
3. חשב מסה עם משוואת הצפיפות. מסת הפלסטיק צפיפות מוכפלת בנפח: M = ρ × v. רשמו את המסה בקילוגרמים.
4. חישוב משקל עם התאוצה כתוצאה מכוח הכבידה. הקפד להשתמש ביחידות הנכונות במערכת המטרית. משקל (N) = מסה (קילוגרם) × תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (m / s2).
דוגמא: חישוב משקל האקריליק
אם ברצונך לקבוע את משקל פיסת הפלסטיק האקרילי, המכונה גם פרספקס, לוסיט או אקריליט (כל השמות המסומנים על המסחר), בצע את הצעדים המתוארים בסעיף הקודם:
שלב 1: השג חתיכה מהפלסטיק. גזרו מדגם של אקריליק. הצפיפות של האקריליק היא 1.18 גרם / ס"מ3.
שלב 2: מדוד את נפח הדגימה. אם מפלס המים עלה ל 550.0 מ"ל לאחר השקיעת הפלסטיק בצילינדר המדורג, נפחו הוא 550.0 מ"ל - 500.0 מ"ל = 50.0 מ"ל, או 50.0 ס"מ3.
שלב 3: חשב מסה עם משוואת הצפיפות. המסה של חתיכת הפלסטיק = צפיפות × נפח = 1.18 גרם / ס"מ3 × 50.0 ס"מ3 = 59 גרם = 0.059 ק"ג.
שלב 4: חישוב משקל עם התאוצה כתוצאה מכוח הכבידה. המשקל (N) = מסה (קילוגרם) × תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (m / s2). על כדור הארץ המשקל יהיה 0.059 ק"ג × 9.81 מ"ש2 = 0.58 נ.