Ce vei înțelege
- Calculezi densitatea din masă și volum.
- Explici plutirea prin densitate medie și forțe.
Înainte să începi: Masă, volum și împărțire.
Densitatea compară masa cu volumul
Densitatea medie este ρ = m/V. În SI folosim kg/m³; în exerciții apare frecvent g/cm³. O probă de 60 g care ocupă 20 cm³ are densitatea 3 g/cm³.
Două obiecte cu aceeași masă pot avea volume diferite. Obiectul cu volumul mai mare are densitatea medie mai mică.
Unitatea trebuie transformată complet
1 g/cm³ = 1000 kg/m³. La conversie se schimbă atât unitatea masei, cât și a volumului. Nu transforma doar gramele și să uiți centimetrii cubi.
Fluidul exercită o forță în sus
Forța arhimedică este egală cu greutatea fluidului deplasat. Pentru un fluid cu densitate uniformă, Fₐ = ρfluid g Vdeplasat. Volumul relevant este partea care deplasează fluidul, nu automat întregul volum al obiectului.
Echilibrul la plutire
Un obiect care plutește în repaus are forța arhimedică egală cu greutatea. Dacă modelăm un corp omogen cu densitate mai mică decât a apei, el poate ajunge la echilibru înainte să fie complet scufundat.
Pentru un corp de 400 kg/m³ în apă de aproximativ 1000 kg/m³, fracția de volum scufundat este aproximativ 0,40, în modelul simplificat.
Obiectele cu goluri
Densitatea materialului și densitatea medie a obiectului nu sunt același lucru. O carcasă care închide aer poate avea o densitate medie mult mai mică decât materialul pereților.
Ce verifici într-o problemă?
Stabilește dacă volumul dat este al materialului, al întregului corp sau al părții scufundate. Această distincție decide ce relație poți aplica și previne comparațiile greșite.
Aplică ideea
Un obiect are masa 120 g și volumul exterior 200 cm³. Care este densitatea medie? Poate pluti în apă în modelul simplu, fără să se umple cu apă?
Răspuns explicat
ρ = 120/200 = 0,60 g/cm³. Este mai mică decât densitatea aproximativă a apei, 1 g/cm³, deci poate pluti. În modelul simplu, aproximativ 60% din volum este scufundat.
Continuă învățarea
Vezi aplicația Cum poate pluti o navă din oțel? și continuă cu parcursul Măsurare, mișcare și forțe.
Întrebări frecvente
Ce este densitatea unui corp?
Densitatea medie este raportul dintre masă și volum, ρ = m/V. Ea nu este sinonimă cu masa: un corp mare poate avea densitate mică.
Cum poate pluti o navă din oțel?
Forma navei include un volum mare de aer, reducând densitatea medie a ansamblului. La echilibru, forța arhimedică poate compensa greutatea navei.
Un corp mai greu se scufundă obligatoriu mai repede?
Nu. Contează densitatea medie, forma, fluidul și rezistența la înaintare. Masa singură nu stabilește nici plutirea, nici viteza de scufundare.
Surse și lecturi suplimentare
Parte din parcursul Măsurare, mișcare și forțe
Următoarea lecție: Viteza medie: distanță totală împărțită la timp total →
