Підручник Фізика 7 клас - Бойко М.П. - 2015 рік

Розділ 3 ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

§ 27. ГУСТИНА РЕЧОВИНИ

У першій половині XX ст. навчилися видобувати порівняно дешевий алюміній. Його назвали крилатим металом. За однакових об’ємів зі сталлю алюміній та його сплави мають майже втричі меншу масу. Відповідно конструкції, виготовлені з алюмінієвих сплавів, наприклад крила літака та обшивка фюзеляжу, значно легші. Якщо маси двох катерів — сталевого та з алюмінієвих сплавів однакові, то у другого буде більший об’єм. На його борту може розміщуватися більше пасажирів і вантажів. Нині в літакобудуванні, космічній техніці та суднобудуванні широко використовують вуглепластикові матеріали. У вуглепластика велика міцність, проте він легший за алюміній (за умови їх однакових об’ємів).

Тіла однакового об’єму, виготовлені з різних речовин, зображено на мал. 3.18, а, а тіла, виготовлені з тих самих речовин, але однакової маси, — на мал. 3.18, б.

Очевидно, що тіла, виготовлені з однієї й тієї ж речовини, об’єми яких розрізняються у два, три, чотири рази, у стільки само разів розрізнятимуться за масою. Це означає, що відношення маси однорідної речовини до її об’єму — величина стала для будь-яких об’ємів і мас цієї речовини.

7klas_3.files/image232.jpg

Мал. 3.18

Фізичну величина, що чисельно дорівнює відношенню маси однорідної речовини до її об’єму, називають густиною цієї речовини.

У фізиці густину позначають грецькою літерою р (ро). Оскільки масу позначають літерою т, а об’єм — літерою V, то можна записати: р = 7klas_3.files/image233.gif.

Густина речовини чисельно дорівнює масі речовини в одиниці об’єму.

У СІ одиницею маси є 1 кг, об’єму — 1 м3, відповідно, одиницею густини є кілограм на кубічний метр — 1 7klas_3.files/image234.gif.

На практиці часто користуються й іншими одиницями густини, зокрема — 1 7klas_3.files/image235.gif : 17klas_3.files/image236.gif = 7klas_3.files/image237.gif = 1000 7klas_3.files/image234.gif.

Тоді 1 7klas_3.files/image234.gif = 7klas_3.files/image238.gif = 0,001 7klas_3.files/image236.gif.

З а д а ч а 1. Визначити густину бензину марки А-95, що міститься в цистерні, якщо відомо, що його маса 36 т, а об’єм 50 м3.

m = 36 т = 36 000 кг,

V = 50 м3

Ми знаємо, що

P = 7klas_3.files/image233.gif

р = 7klas_3.files/image239.gif = 7207klas_3.files/image234.gif.

Р — ?

Відповідь: р = 720 7klas_3.files/image234.gif.

Пригадайте: тіла складаються з молекул, маси яких дуже малі. Тому маса тіла визначається сумою мас усіх молекул, з яких воно складається.

Густина тіла чисельно дорівнює масі одиниці об’єму тіла, отже, дорівнює сумі мас молекул, які містяться в одиниці об’єму його речовини.

Густина різних речовин неоднакова. Знаючи густину тіла, можна з’ясувати, з якої речовини його було виготовлено. Значення густин різних речовин визначають дослідним шляхом, крім того, їх можна знайти в довідниках. Нижче у табл. 3.1 — 3.3 наведено приклади густини деяких речовин, що перебувають у твердому, рідкому та газоподібному станах.

Таблиця 3.1. Густини деяких речовин у твердому стані

Речовина

Густина

Речовина

Густина

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

Алюміній

2,7

2700

Олово

7,3

7300

Береза суха

0,7

700

Парафін

0,9

900

Бетон

2,2

2200

Пісок (сухий)

1,5

1500

Бурштин

1,1

1100

Платина

21,5

21 500

Граніт

2,6

2600

Свинець

11,3

11 300

Дуб (сухий)

0,8

800

Скло (віконне)

2,5

2500

Залізо

7,8

780

Срібло

10,5

10 500

Золото

19,3

19 300

Сосна (суха)

0,4

400

Корок

0,24

240

Фарфор

2,3

2300

Латунь

8,5

8500

Цегла

1,6

1600

Лід

0,9

900

Цинк

7,1

7100

Мідь

8,9

8900

Чавун

7,0

7000

Нікель

8,9

8900

Ялина (суха)

0,6

600

Таблиця 3.2. Густини деяких речовин у рідкому стані

Речовина

Густина

Речовина

Густина

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

Бензин

0,71

710

Молоко

1,03

1030

Вода (за 4 °С)

1,0

1000

Нафта

0,8

800

Вода морська

1,03

1030

Ртуть

13,6

13 600

Гас

0,8

800

Сірчана кислота

1,8

1800

Ефір

0,71

710

Спирт

0,8

800

Таблиця 3.3. Густини газів за температури 0 °С і тиску 760 мм рт. ст.

Речовина

Густина

Речовина

Густина

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

Водень

0,00009

0,09

Оксид вуглецю (IV)

0,00198

1,98

Гелій

0,00018

0,18

Повітря

0,00129

1,29

Неон

0,00090

0,9

Пропан

0,002

2,0

Знаючи об’єм і густину речовини тіла, можна легко визначити його масу.

З а д а ч а 2. З граніту виготовили колону об’ємом 6 м3. Яка маса цієї колони?

В умові задачі є лише значення об’єму колони і вказівка на те, що її виготовлено з граніту. Згідно з відповідною таблицею густина граніту становить 2600 7klas_3.files/image234.gif.

V = 6 м3,

р = 2600 7klas_3.files/image234.gif

Те, що р =2600 7klas_3.files/image234.gif, означає, що кожний кубічний метр граніту має масу 2600 кг, тобто шість кубічних метрів граніту матимуть масу в 6 разів більшу. Тoму, щоб визначити масу колони, потрібно її густину помножити на об’єм:

т = рV,

тобто m = 2600 7klas_3.files/image234.gif ∙ 6 м3 = 15 600 кг = 15,6 т.

m — ?

Відповідь: m = 15,6 т.

Щоб знайти масу тіла за відомими густиною речовини та об’ємом, потрібно густину речовини помножити на об’єм тіла.

Знаючи масу і густину тіла, можна обчислити його об’єм.

З а д а ч а 3. Вантажний автомобіль самоскид привіз на будівництво 4,5 т піску. Який об’єм цього піску, якщо його густина 1500 7klas_3.files/image234.gif?

m = 7,5 т = = 7500 кг,

р = 1500 7klas_3.files/image234.gif

Оскільки у маси піску 1500 кг об’єм 1 м3, то для визначення об’єму піску масою 4,5 т = 4500 кг потрібно масу всього піску поділити на масу 1 м3 піску:

V = 7klas_3.files/image242.gif

V - ?

тобто V = 7klas_3.files/image243.gif = 3 м3

Відповідь: V = 3 м3.

Щоб знайти об’єм тіла за відомими масою і густиною речовини, потрібно його масу поділити на густину речовини.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Доведіть, що з двох тіл з однаковою масою більша густина у того тіла, об’єм якого менший.

2. Якщо шматок пластиліну скачати в кульку, то чи зміниться його густина?

3. Зазвичай ви знаєте приблизну масу свого тіла. Вважаючи, що густина тіла людини приблизно дорівнює густині води, визначте об’єм свого тіла і визначте свою масу. Порівняйте результати. Якщо ви вже виконали це завдання і знаєте свій об’єм, скористайтеся готовим результатом.

4. Порівняйте масу і густину трьох тіл, зображених на мал. 3.19, позначивши відповідні величини індексами 1, 2, 3.

5. Як можна визначити об’єм тіла неправильної форми, якщо відомі його маса і густина?

6. У скільки разів маса 1 м3 заліза більша за масу 1 м3 води?

7. Паралелепіпед масою 330 г має розміри 15 х 5 х 2 см. З якої речовини його виготовлено?

8. Олія об’ємом 1 л має масу 920 г. Знайдіть густину олії. Виразіть її в кілограмах на метр кубічний.

9. В акваріум завдовжки 50 см та завширшки 30 см налили воду до висоти 30 см. Визначте масу води в акваріумі.

7klas_3.files/image244.jpg

Мал. 3.19

10. Супертанкер “Крим”, виготовлений на суднобудівному заводі “Затока” (м. Керч), за один рейс може перевозити 150 000 т нафти. Із скількох цистерн, кожна об’ємом 50 м3, складався б потяг для перевезення такої кількості нафти? Яка була б його довжина, якщо довжина однієї цистерни становить 25 м?

11. Залізна куля масою 800 г має об’єм 125 см3. Чи є у цієї кулі порожнини?

12. Використавши виготовлені вами терези, визначте густину цукру та кухонної солі. Для проведення експерименту скористайтеся коробочкою з-під сірників або іншою невеликою ємністю. Після проведення експериментів акуратно висипте сіль і цукор у ємності, в яких вони знаходилися до досліду. Яке ще обладнання вам потрібно для виконання завдання? Порівняйте отриманий результат із табличними даними:

густина кухонної солі 2150—2170 7klas_3.files/image234.gif, цукру — 1500—1600 7klas_3.files/image234.gif.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Визначення густини речовини (твердих тіл і рідин)

Завдання: 1. Визначити густину твердого тіла.

2. Визначити густину невідомої рідини.

Прилади і матеріали: важільні терези з важками; мензурка; тверде тіло неправильної форми (наприклад, фарфоровий ролик або алюмінієвий циліндр); нитка; посудина з рідиною, густина якої невідома.

Підготовка до проведення експерименту

1. Пригадайте, що таке густина речовини.

2. Які фізичні величини потрібно знати, щоб визначити густину тіла?

3. Продумайте структуру та підготуйте таблицю для запису результатів вимірювань:

Назва

речовини

Маса тіла

Об’єм тіла

Густина речовини

г

кг

см3

м3

7klas_3.files/image240.gif

7klas_3.files/image241.gif

Проведення експерименту

1. Виміряйте масу тіла на терезах у грамах і виразіть її у кілограмах.

2. За допомогою мензурки визначте об’єм тіла в кубічних сантиметрах і запишіть його в кубічних метрах.

3. Обчисліть густину речовини тіла і виразіть її в одиницях СІ. Результати вимірювань та обчислень занесіть до таблиці.

4. Скориставшись порожньою посудиною і терезами, визначте масу невідомої рідини. Зверніть увагу на те, що масу рідини можна визначити як різницю мас посудини з водою та порожньої посудини.

5. Скориставшись мензуркою, визначте об’єм рідини.

6. Результати вимірювань запишіть до складеної вами таблиці.

7. За відомою формулою знайдіть густину рідини в грамах на кубічний сантиметр та в кілограмах на кубічний метр.

8. Зробіть відповідні висновки щодо визначення густини різних речовин.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити