Головна ⇒ 📌Фізика ⇒ ГУСТИНА РЕЧОВИНИ

ГУСТИНА РЕЧОВИНИ

Розділ 3 ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

&24. ГУСТИНА РЕЧОВИНИ

Тому кажуть, що залізо важче за алюміній, а пір’я легше за дерево? Чому олія, гас, бензин завжди плавають на поверхні води? Чи змогли б ви підняти повітря, яке знаходиться у класній кімнаті?

Щоденні спостереження показують, що різні тіла однакової маси займають різні об’єми. Наприклад, свинцеве і пінопластове тіла, що мають однакову масу, а об’єм їх відповідно дорівнює 1 дм3 і 1 м3, тобто об’єм пінопласту в 1000 разів більший, ніж свинцю.

Якщо маси тіл з різних речовин однакові,

то їх об’єми завжди різні.

Візьмемо 6 циліндрів з різних речовин однакового об’єму (діаметр – 18 мм, висота – 50 мм). Виміряємо їх маси. Отримаємо такі результати: дерево – 8,1 г; пластмаса – 15,0 г; алюміній – 34,8 г; залізо – 98,8 г; латунь – 105,4 г; мідь – 111,0 г.

Якщо об’єми тіл з різних речовин однакові, то їх маси завжди різні.

Виконавши підрахунки, можна сказати, що 1 см3 дерева має масу

0,64 г, а міді – 8,9 г. Відповідно 1 м3 дерева має масу 640 кг, а міді – 8900 кг. Чим пояснити таку відмінність? А пояснюється це тим, що різні речовини мають різну густину.

Густина речовини показує, яка маса

речовини, узятої в об’ємі 1 м3 або 1 см3. Щоб з’ясувати, як потрібно визначати густину речовини, розглянемо приклад.

Приклад. Чавунний зливок об’ємом 3 м3 має масу 21 т. Визначимо густину чавуну. Оскільки зливок об’ємом 3 м3 має масу 21 000 кг, то маса 1 м3буде втричі меншою, тобто 21 000 кг : 3 = 7000 кг. Отже, густина чавуну дорівнює 7000 кг на 1 м3. Таким чином, знаючи масу тіла і його об’єм, можна визначити густину тіла.

Щоб визначити густину речовини, треба масу тіла поділити на його об’єм.

Позначивши ці величини літерами: р (ро) – густина речовини; m – маса тіла; V – об’єм тіла, отримаємо формулу для обчислення густини речовини:

Р = .

Густина речовини – це фізична величина, яку визначають відношенням маси тіла до його об’єму.

Одиницею густини речовини є один кілограм на метр кубічний (1 кг/м3). Густину речовини виражають також у грамах на сантиметр кубічний (1 г/см3).

1 г/см3 = 1000 кг/м3; 1 кг/м3 = 0,001 г/см3.

У таблицях 5, 6, 7 наведено значення густин твердих тіл, рідин і газів.

Густини деяких твердих тіл

Таблиця 5

Тверде тіло	Р, кг/м3	Р, г/см3	Тверде тіло	Р, кг/м3	Р, г/см3
Осмій	22 600	22,60	Мармур	2700	2,7
Іридій	22 400	22,40	Скло віконне	2500	2,5
Платина	21 500	21,50	Порцеляна	2300	2,3
Золото	19 300	19,30	Бетон	2300	2,3
Свинець	11 300	11,30	Цегла	1800	1,8
Срібло	10 500	10,50	Цукор-рафінад	1600	1,6
Мідь	8900	8,90	Оргскло	1200	1,2
Латунь	8500	8,50	Капрон	1100	1,1
Сталь, залізо	7800	7,80	Поліетилен	920	0,92
Олово	7300	7,30	Парафін	900	0,92
Цинк	7100	7,10	Лід	900	0,90
Корунд	4020	4,00	Дуб (сухий)	700	0,70
Чавун	4000	4,00	Сосна (суха)	400	0,40
Алюміній	2700	2,70	Корок	240	0,24

Густини деяких рідин

Таблиця 6

Рідина	Р, кг/м3	Р, г/см3	Рідина	Р, кг/м3	Р, г/см3
Ртуть	13 600	13,60	Спирт	800	0,80
Сірчана кислота	1800	1,80	Нафта	800	0,80
Мед	1350	1,35	Ацетон	790	0,79
Вода морська	1030	1,03	Ефір	710	0,71
Молоко незбиране	1030	1,03	Бензин	710	0,71
Вода дистильована	1000	1,00	Рідке олово	6800	6,80
Олія соняшникова	930	0,93	(при t = 400 °С)
Машинне масло	900	0,90	Рідке повітря	860	0,86
Гас	800	0,80	(при f = -194 °С)

Густини деяких газів

Таблиця 7

Газ	Р, кг/м3	Р, г/см3
Хлор	3,210	0,00321
Вуглекислий газ	1,980	0,00198
Кисень	1,430	0,00143
Повітря (при t = 0 °С)	1,290	0,00129
Азот	1,250	0,00125
Чадний газ	1,250	0,00125
Природний газ	0,800	0,00080
Водяна пара (при f = 100 °С)	0,590	0,00059
Гелій	0,180	0,00018
Водень	0,090	0,00009

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Що таке густина речовини?

2. Як визначають густину речовини?

3. Які одиниці густини ви знаєте?

4. Що означає “густина олії дорівнює 930 кг/м3”?

Лабораторна робота № 7

Визначення густини твердих тіл і рідин

Мета роботи: визначити густину твердих тіл і рідин за допомогою терезів і вимірювального циліндра.

Прилади і матеріали: терези, важки, вимірювальні циліндри або мензурки, тверде тіло (густину якого треба визначити), посудина з дистильованою водою, посудина з невідомою рідиною.

Хід роботи

1. Виміряйте масу тіла на терезах.

2. За допомогою вимірювального циліндра виміряйте об’єм твердого тіла.

3. За формулою р = обчисліть густину даного тіла.

4. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.

Назва речовини	Маса тіла m, г	Об’єм тіла V, см3	Густина речовини
Р, г/см3	Р, кг/м3

5. Візьміть два вимірювальних циліндри. В один з них налийте 100 мл дистильованої води, а в другий – невідому рідину, густину якої потрібно визначити.

6. За допомогою терезів (мал. 109) зрівноважте циліндри з рідинами (невідому рідину можна доливати в циліндр або виливати з нього).

Мал. 109

7. Знаючи густину води та її об’єм, визначте масу води.

8. Виміряйте об’єм невідомої рідини і визначте її густину.

9. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.

Об’єм дистильованої води VB, см3

Густина дистильованої води р, г/см3

Маса дистильованої води і невідомої рідини mв = mр, г

Об’єм невідомої рідини V, см3

Густина невідомої рідини

Рр, г/см3

100

10. Зробіть висновки.

Для допитливих

1. Визначте густину картоплини (моркви).

2. Визначте густину олії.

3. Визначте густину шматочка дерева (пінопласту).

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Розв’язуємо разом

1. На столі лежить книжка. Унаслідок взаємодії з якими тілами книжка перебуває у стані спокою?

Відповідь: книжка взаємодіє із Землею, а також зі столом.

2. Чому з розбігу можна стрибнути на більшу відстань, ніж без розбігу?

Відповідь: за рахунок інерції.

3. Чому великі кораблі, підходячи до порту, починають зазделегідь гальмувати свій рух?

Відповідь: маючи велику масу, а отже, й інертність, кораблі у воді, де сили опору малі, пропливають без додаткового гальмування значні відстані.

4. Чому під час прополювання бур’яни слід витягати з грунту повільно, уникаючи ривків?

Відповідь: повільно витягаючи бур’ян, виполюємо його з корінням, якщо ж тягнути ривком, то бур’ян, унаслідок інертності, не встигає прийти в рух, і ми обриваємо стебла, а коріння залишається в грунті.

5. Найлегше дерево – бальза. Маса його деревини об’ємом 100 см3 дорівнює 12 г. Визначте густину деревини в г/см3 і в кг/м3.

Розв’язання

За формулою р = визначимо густину деревини.

Р = 12 г : 100 см3 = 0,012 г/см3 = 120 кг/м3.

Відповідь: р = 0,012 г/см3 = 120 кг/м3.

Рівень А

82. Чи залишиться човен у стані спокою, якщо людина з нього стрибне на берег? Чому?

83. Ви забиваєте цвях у стіну. Які тіла взаємодіють при цьому?

84. Чому важко йти проти вітру? З якими фізичними тілами взаємодіє людина при цьому?

85. На гілці сидить пташка. Що станеться з гілкою в той момент, коли пташка злетить угору?

86. При пострілі з рушниці відчувається удар у плече – віддача. Чим пояснюється це явище?

87. Чому більшість велосипедів мають привід гальма на заднє колесо, а не на переднє?

Мал. 110

Мал. 111

88. Прояв якого явища зображено на малюнку 110, де спортсмен летить уперед, відірвавшись від грунту?

89. Краплини води з гілок рослин зриваються, а з рук їх струшують. Яка відмінність між цими явищами?

90. Пасажири автобуса відчули, що вони нахиляються ліворуч. Як рухався в цей момент автобус?

91. Чому може впасти людина, яка спіткнулася? У який бік?

92. Чому під час різкого гальмування автомобіля його передня частина опускається вниз?

93. Чому на поворотах шофер, мотоцикліст, велосипедист зменшують швидкість руху свого транспортного засобу?

94. Який прилад зображено на малюнку 111? Де і для чого він використовується?

95. Розгляньте шкалу настільних торговельних терезів, які ще трапляються на базарах, визначте ціну поділки шкали і поясніть, чому на терезах можна зважувати продукти масою, не меншою за 50 г.

96. Густина рідкого металу осмію дорівнює 22 600 кг/м3. Що означає це число? У скільки разів густина осмію більша за густину алюмінію?

97. Три тіла – з мармуру, льоду й латуні – мають однаковий об’єм. Яке з них має найбільшу масу, а яке – найменшу?

98. Картоплина масою 59 г має об’єм 50 см3. Визначте густину картоплі.

99. Брусок з поролону, що має розміри 15 х 10 х 10 см, зрівноважено на терезах гирями 50, 20 і 5 г. Визначте густину поролону.

100. Візьміть шматок мила у формі прямокутного паралелепіпеда, на якому написано його масу. Визначте густину мила.

Рівень Б

101. Чому, сидячи в човні й впираючися ногами в сидіння, не можна зрушити човен з місця? Чи взаємодіють при цьому людина і човен?

102. Для зменшення ударів під час їзди кузови автомобілів установлюють на ресорах. Що відбувається з

Ресорами, якщо навантажити автомобіль або якщо він їде по вибоїнах?

103. Виконайте такий дослід: у вагоні поїзда (в автобусі чи автомобілі), який рухається рівномірно, підкиньте вгору яблуко. Чи впаде воно знов у руки? Поясніть результати досліду.

104. Заєць, рятуючись від собаки, який женеться за ним, робить різкі стрибки вбік, коли собака от-от ухопить його зубами. Чому собаці важко зловити зайця, хоча вона біжить швидше від вуханя?

105. Виконайте такий дослід: покладіть на край стола аркуш паперу. Зверху на нього покладіть кілька книжок так, щоб частина аркуша виступала. Що станеться з книжками, якщо аркуш паперу ви будете тягнути повільно? Потягнете рвучко? Повторіть дослід, поклавши на папір один зошит, кілька монет. Чи однаковий результат досліду в кожному випадку? Відповіді запишіть у зошит.

106. Як за допомогою терезів можна визначити, скільки приблизно цвяхів знаходиться в ящику, якщо їх загальна маса дорівнює 15 кг (без ящика)?

107. Рекомендовані та цінні листи і бандеролі на пошті зважують за допомогою спеціальних терезів з точністю до 1 г. Поштові марки наклеюють на лист після його зважування. Чи є необхідність у повторному зважуванні листів, якщо маса марок коливається від 20 до 150 мг?

108. Визначте масу води, яку вбирає серветка, використовуючи посудину з водою і терези.

109. Визначте довжину мідного дроту в мотку, не розмотуючи його, користуючися тільки терезами.

110. Чому, коли теплохід наближається до пристані, двигуни вимикають? Чи можна явище інерції використовувати для економії пального? Як?

111. Визначте масу води, бензину, ртуті об’ємом по 10 л. Чи можна підняти такий об’єм ртуті, налитої в посудину?

112. Дерев’яна модель деталі машини, яка виготовлена із сосни, має масу 0,8 кг. Яку масу матиме ця деталь, виготовлена зі сталі?

113. Автомобіль розрахований на перевезення вантажу масою 3 т. Скільки листів заліза можна навантажити на нього, якщо довжина кожного листа 2 м, ширина 80 см і товщина 2 мм?

114. В акваріум завдовжки 40 см і завширшки 20 см налито води до висоти 35 см. Визначте масу налитої води. Яку масу матиме такий самий об’єм машинного масла?

115. Скільки залізничних цистерн потрібно для перевезення нафти масою 200 т, якщо об’єм кожної цистерни 50 м3?