Как можно использовать исследование плотности в реальном мире?

Содержание

• Корабли и подводные лодки
• Разливы нефти
• Сантехнические системы
• Распределение веса самолета

Плотность является широко используемым физическим свойством материи, которое технически определяется как масса, деленная на объем. Пуховая подушка менее плотная, чем кирпич того же размера, потому что объем такой же, но масса подушки намного меньше, чем у кирпича. Вы, вероятно, уже сталкивались с одним из важных практических применений плотности, возможно, даже не зная.

Корабли и подводные лодки

Одно известное приложение плотности определяет, будет ли объект плавать на воде. Если плотность объектов меньше плотности воды, она будет плавать; если его плотность меньше плотности воды, он утонет. Корабли могут плавать, потому что у них есть балластные танки, которые держат воздух; эти резервуары обеспечивают большие объемы небольшой массы, таким образом уменьшая плотность судна. Вместе с плавучей силой, которую вода оказывает на корабль, эта уменьшенная плотность позволяет кораблю плавать. Фактически, подводные лодки ныряют ниже уровня воды, опустошая свои балластные танки.

Разливы нефти

Как и на судах, нефть плавает, потому что она менее плотная, чем вода, но в отличие от кораблей, нефть не требует специальной техники. Масло, естественно, менее плотное, чем вода, поэтому даже масло и уксусная заправка для салата отделяются, причем масло плавает на водном уксусе. Хотя разливы нефти вредны для окружающей среды, способность масла плавать помогает очистить.

Сантехнические системы

Поток жидкости через трубу является важным приложением плотности в реальном мире, определяемым соотношением, известным как уравнение Бернуллиса. Уравнение Бернулли является особым использованием концепции сохранения энергии, и в результате этого плотность жидкости влияет на скорость жидкости, давление и даже ее высоту. При прочих равных условиях жидкость большей плотности будет течь через трубу с более низким давлением, скоростью или высотой соответственно. Инженеры полагаются на уравнение Бернуллиса при разработке плотин и крупномасштабных проектов сантехники.

Распределение веса самолета

Уравнение Бернулли также учитывает способность самолета летать, хотя это явление основывается главным образом на давлении и скорости, а не на плотности. Тем не менее, плотность играет дополнительную роль в полете. Распределение веса на борту самолета изменяется по мере того, как двигатели потребляют топливо, поэтому плотность самолета не является равномерной. Эта потеря массы приводит к смещению центра масс, и пилоты должны вносить коррективы во время полета, чтобы учесть эти изменения.