Для знакомства с новой для вас физической величиной, плотностью вещества, отправимся в литейный цех завода с весами и линейкой. Выберем несколько разных по размерам чугунных и алюминиевых слитков прямоугольной формы (см. рисунок). Используя весы, измерим массу каждого слитка, используя линейку и формулу V=lbh, измерим объёмы. Результаты измерений занесём в таблицу.
Чугунные слитки Алюминиевые слитки Масса, кг 8,5 45 18 29 6,2 18 9,7 4,5 Объём, дм3 1,3 6,5 2,6 3,9 2,3 6,5 3,6 1,8 Поделив массы на объёмы, получим: Их частное » 7 » 7 » 7 » 7 » 3 » 3 » 3 » 3 Заметим, что при делении массы каждого слитка на его объём получаются одинаковые значения частного для всех чугунных слитков (»7 кг/дм3) и для всех алюминиевых (»3 кг/дм3). Другими словами, независимо от конкретных значений массы и объёма их частное остается постоянной величиной для данного вещества.
Эта удивительная закономерность и послужила причиной для введения в физику новой величины – плотности вещества. Единицей плотности служит 1 кг/м3 (читается: один килограмм на кубический метр).
Итак, физическая величина, равная отношению массы вещества к его объёму, называется плотностью вещества. Это – определение плотности. Его можно записать и в виде формулы:
r – плотность, кг/м3 m – масса, кг V – объём, м3
Из математики вы знаете, что значение всякой дроби показывает количество единиц величины, стоящей в числителе, приходящееся на одну единицу величины, стоящей в знаменателе.
Плотность вещества – тоже значение дроби. Поэтому числовое значение плотности вещества показывает массу единицы объёма этого вещества. В этом – физический смысл числового значения плотности.
Например, плотность чугуна равна 7 кг/дм3. Это значит, что 1 дм3 чугуна будет иметь массу 7 кг. Соответственно, 1 м3 чугуна будет иметь массу в 1000 раз больше – 7000 кг. Плотность пресной воды – 1 кг/л. Значит, масса 1 л воды 1 кг, а 1 м3 – 1000 кг, то есть 1 т.
Вспомним, что формулы можно преобразовывать по правилам математики. Поэтому формула плотности может быть записана в двух других формах:
При пользовании формулами необходимо следить, чтобы все величины были выражены в согласующихся друг с другом единицах, предпочтительно, килограммах и кубических метрах. Эти единицы рекомендованы потому, что часто используются в специальных таблицах значений плотностей, подобных помещённым в § 2-г
