Beoordelingen

Hoe volume en dichtheid te meten

Hoe volume en dichtheid te meten

Archimedes moest bepalen of een goudsmid goud had verduisterd tijdens de vervaardiging van de koninklijke kroon voor koning Hiero I van Syracuse. Hoe kom je erachter of een kroon is gemaakt van goud of een goedkopere legering? Hoe zou u weten of de kroon een onedel metaal was met een gouden buitenkant? Goud is een zeer zwaar metaal (zelfs zwaarder dan lood, hoewel lood een hoger atoomgewicht heeft), dus een manier om de kroon te testen zou zijn om de dichtheid (massa per volume-eenheid) te bepalen. Archimedes zou schalen kunnen gebruiken om de massa van de kroon te vinden, maar hoe zou hij het volume vinden? De kroon smelten om hem in een kubus of bol te werpen, zou een eenvoudige berekening en een boze koning opleveren.

Na het probleem te hebben overwogen, kwam het Archimedes te binnen dat hij het volume kon berekenen op basis van hoeveel water de kroon verplaatste. Technisch gezien hoefde hij niet eens de kroon te wegen, als hij toegang had tot de koninklijke schatkist, omdat hij de verplaatsing van water door de kroon gewoon kon vergelijken met de verplaatsing van water door een gelijk volume goud dat de smid werd gegeven aan gebruik. Volgens het verhaal barstte Archimedes, eenmaal de oplossing voor zijn probleem gevonden, naakt naar buiten en rende door de straten en riep: "Eureka! Eureka!"

Een deel hiervan kan fictie zijn, maar het idee van Archimedes om het volume van een object en de dichtheid ervan te berekenen als je weet dat het gewicht van het object een feit was. Voor een klein object, in het laboratorium, is de eenvoudigste manier om dit te doen, een maatcilinder gedeeltelijk groot genoeg te vullen om het object met water te bevatten (of een vloeistof waarin het object niet oplost). Neem het volume water op. Voeg het object toe en wees voorzichtig om luchtbellen te verwijderen. Neem het nieuwe volume op. Het volume van het object is het initiële volume in de cilinder afgetrokken van het uiteindelijke volume. Als u de massa van het object hebt, is de dichtheid ervan de massa gedeeld door het volume.

Hoe het thuis te doen

De meeste mensen bewaren geen maatcilinders thuis. Het dichtst in de buurt daarvan zou een vloeibare maatbeker zijn, die dezelfde taak zal uitvoeren, maar met een veel minder nauwkeurigheid. Er is een andere manier om het volume te berekenen met behulp van de verplaatsingsmethode van Archimede.

  1. Vul een doos of cilindrische container gedeeltelijk met vloeistof.
  2. Markeer het initiële vloeistofniveau aan de buitenkant van de container met een marker.
  3. Voeg het object toe.
  4. Markeer het nieuwe vloeistofniveau.
  5. Meet de afstand tussen de oorspronkelijke en uiteindelijke vloeistofniveaus.

Als de container rechthoekig of vierkant was, is het volume van het object de binnenbreedte van de container vermenigvuldigd met de binnenlengte van de container (beide nummers zijn hetzelfde in een kubus), vermenigvuldigd met de afstand waarop de vloeistof werd verplaatst (lengte x breedte x hoogte = volume).

Meet voor een cilinder de diameter van de cirkel in de container. De straal van de cilinder is 1/2 de diameter. Het volume van uw object is pi (π, ~ 3,14) vermenigvuldigd met het kwadraat van de straal vermenigvuldigd met het verschil in vloeistofniveaus (πr2h).


Bekijk de video: Natuurkunde uitleg Stoffen 4: Massa en Volume (Mei 2021).