Como calcular a densidade por deslocamento de água

Contente

• TL; DR (muito longo; não leu)
• Compreendendo a densidade
• Encontrando Massa
• Encontrando Volume
• Encontrando densidade

Arquimedes originou o método de encontrar densidade usando o deslocamento da água. Uma história de sua descoberta envolve a coroa de ouro dos reis, um joalheiro possivelmente furtivo e uma banheira. Verdadeiro ou não, a história sobrevive em uma versão ou em outra, devido à importância da descoberta de Arquimedes, e não se o joalheiro realmente tentou enganar o rei.

TL; DR (muito longo; não leu)

O cálculo da densidade usa a fórmula D = m ÷ v, onde D significa densidade, m significa massa e v significa volume. Encontre massa usando uma balança e use o deslocamento da água para encontrar o volume de objetos irregulares. O deslocamento da água funciona porque a quantidade de água deslocada por um objeto submerso na água é igual ao volume do objeto. Se um objeto submerso em um cilindro graduado eleva o nível da água de 40 mililitros para 90 mililitros, a mudança de volume de 50 mililitros é igual ao volume do objeto em centímetros cúbicos.

Compreendendo a densidade

Toda matéria tem massa e ocupa espaço. A densidade, um valor calculado, mede a quantidade de matéria em um espaço. Para calcular a densidade de um material, encontre a massa e o volume do objeto. Calcule a densidade do objeto usando a fórmula fórmula densidade igual a massa dividida por volume, D = m ÷ v.

Encontrando Massa

Encontrar massa requer o uso de uma balança. A maioria das escalas de massa equilibra o objeto desconhecido contra uma massa conhecida. Os exemplos incluem balanços de feixe triplo e balanços verdadeiros, como a escala clássica vista em um escritório de ensaios. Balanças eletrônicas também podem ser configuradas como balanças de massa. As balanças de banheiro, além de não terem o grau de precisão necessário, medem o peso, não a massa. A massa mede a quantidade de matéria em um objeto, enquanto o peso mede a força da gravidade na massa de um objeto.

Encontrando Volume

Encontrar o volume de objetos geométricos regulares usa fórmulas padrão. O volume de uma caixa é igual a comprimento vezes largura vezes altura, por exemplo. Nem todo objeto, no entanto, se encaixa em uma fórmula. Para esses objetos de formato irregular, use o método de deslocamento de água para encontrar o volume do objeto.

O deslocamento da água usa uma propriedade particular da água: 1 mililitro (ml abreviado) de água ocupa 1 centímetro cúbico (cm³) de espaço ou volume, quando a água está na temperatura padrão (0 ° C) e na pressão (1 atmosfera). Um objeto completamente submerso na água desloca ou compensa um volume de água igual ao volume do objeto. Portanto, se um objeto desloca 62 ml de água, o volume de objetos é igual a 62 cm³.

Os métodos para usar o deslocamento da água para encontrar o volume requerem submergir o objeto em um volume conhecido de água e medir a mudança no nível da água. Se o objeto se encaixar em um cilindro graduado ou em um copo de medição, você pode ler a medição diretamente. Se o nível da água começar em 40 ml e mudar para 90 ml após submergir o objeto, o volume do objeto será igual ao volume final de água (90 ml) menos o volume inicial de água (40 ml) ou 50 ml.

Se o objeto não couber em um cilindro graduado ou em um copo de medição, você pode medir o volume de água deslocada de diferentes maneiras. Um método requer colocar uma tigela em uma bandeja ou em uma tigela maior. A tigela interna deve ser grande o suficiente para submergir completamente o objeto. Encha a tigela interna completamente cheia de água. Cuidadosamente, sem criar ondas ou espirrar, deslize o objeto para dentro da tigela, deixando a água deslocada derramar na tigela ou bandeja maior. Remova a tigela interna com muito cuidado para que não caia água extra. Em seguida, meça o volume de água na tigela maior. Esse volume é igual ao volume do objeto.

Um segundo método, talvez mais prático, também usa uma tigela. A tigela deve ser grande o suficiente para submergir completamente o objeto sem transbordar. Comece enchendo a tigela com água suficiente para cobrir completamente o objeto. Antes de adicionar o objeto, marque a linha de água na tigela. Como o cilindro graduado, isso marca o volume inicial de água. Em seguida, adicione o objeto, certificando-se de que ele esteja completamente coberto pela água. Marque esta linha de água na tigela. Agora, remova cuidadosamente o objeto da água.

Nesse ponto, a mudança no volume de água precisa ser determinada. Um método mede a quantidade de água necessária para aumentar o nível de água da linha de volume inicial para a linha de volume final. Este volume é igual ao volume do objeto. Um segundo método mede a quantidade de água usada para encher a tigela até a primeira linha e depois mede a quantidade de água necessária para encher a tigela até a segunda linha. Usando o volume final da fórmula menos o volume inicial (v_f - v_Eu) produz o volume do objeto. Se o volume inicial de água é igual a 900 ml de água e o volume final de água é igual a 1.250 ml, o volume do objeto é 1250 - 900 = 350 ml, o que significa que o volume do objeto é igual a 350 cm³.

Encontrando densidade

Depois de medir a massa e o volume de um objeto, encontrar a densidade requer colocar as medidas na fórmula de densidade D = m ÷ v. Por exemplo, se a massa medida for igual a 875 g e o volume medido for igual a 350 cm³, a fórmula de densidade se tornará D = 875 ÷ 350 = 2,50 gramas por centímetros cúbicos, geralmente escrita como 2,50 g / cm³.