Otvorena lekcija iz fizike na temu: "Gustoća materije". Kako se mjeri gustina materijala? Gustina različitih materijala Zašto je potrebno proučavati gustinu teme

U mnogim industrijama, kao iu građevinarstvu i poljoprivreda Koristi se koncept "gustine materijala". Ovo je izračunata veličina koja je omjer mase supstance i zapremine koju zauzima. Poznavajući ovaj parametar, na primjer, za beton, graditelji mogu izračunati potrebnu količinu prilikom izlijevanja različitih armiranobetonskih konstrukcija: građevinskih blokova, stropova, monolitnih zidova, stupova, zaštitnih sarkofaga, bazena, brana i drugih objekata.

Kako odrediti gustinu

Važno je napomenuti da prilikom određivanja gustoće građevinskog materijala možete koristiti posebne referentne tablice koje daju ove vrijednosti za razne supstance. Također su razvijene metode i algoritmi proračuna koji omogućavaju dobivanje takvih podataka u praksi ako nema pristupa referentnim materijalima.

Gustina se određuje prema:

• tečna tijela s hidrometrom (na primjer, dobro poznati proces mjerenja parametara elektrolita akumulatora automobila);
• čvrste i tečne supstance koristeći formulu sa poznatim početnim podacima o masi i zapremini.

Svi nezavisni proračuni će, naravno, imati nepreciznosti, jer je teško pouzdano odrediti volumen ako tijelo ima nepravilan oblik.

Greške u mjerenju gustine

• Greška je sistematska. Pojavljuje se stalno ili se može mijenjati po određenom zakonu u procesu više mjerenja istog parametra. Povezan sa greškom instrumentalne skale, niskom osetljivošću uređaja ili stepenom tačnosti proračunskih formula. Tako, na primjer, određivanjem tjelesne mase pomoću utega i zanemarivanjem efekta sile uzgona, podaci se dobijaju približni.
• Greška je slučajna. To je uzrokovano nadolazećim razlozima i ima drugačiji utjecaj na pouzdanost podataka koji se utvrđuju. Promjena temperature okruženje, atmosferski pritisak, vibracije prostorije, nevidljivo zračenje i vibracije vazduha - sve se to odražava na merenjima. Nemoguće je potpuno izbjeći takav utjecaj.

• Greška u zaokruživanju vrijednosti. Prilikom dobijanja međupodataka u izračunavanju formula, brojevi često imaju mnogo značajnih cifara iza decimalnog zareza. Potreba da se ograniči broj ovih znakova podrazumijeva pojavu greške. Ova nepreciznost se može djelomično smanjiti ostavljanjem u srednjim proračunima nekoliko redova veličine više brojeva nego što je potrebno za konačni rezultat.
• Greške iz nemara (promašaji) nastaju zbog pogrešnih proračuna, pogrešnog uključivanja granica mjerenja ili uređaja u cjelini i nečitljivosti kontrolnih zapisa. Podaci dobijeni na ovaj način mogu se oštro razlikovati od slično izvedenih proračuna. Stoga ih treba ukloniti i ponovo obaviti posao.

Merenje prave gustine

Kada razmatrate gustoću građevinskog materijala, morate uzeti u obzir njegovu pravu vrijednost. To jest, kada struktura tvari jedinične zapremine ne sadrži školjke, šupljine i strane inkluzije. U praksi ne postoji apsolutna uniformnost kada se, na primjer, beton izlije u kalup. Da bi se odredila njegova stvarna čvrstoća, koja direktno ovisi o gustoći materijala, provode se sljedeće operacije:

• Struktura je usitnjena u prah. U ovoj fazi uklanjaju se pore.
• Osušite na temperaturama iznad 100 stepeni i uklonite preostalu vlagu iz uzorka.
• Ohladiti na sobnu temperaturu i procijediti kroz fino sito s veličinom oka 0,20 x 0,20 mm, dajući ujednačenost prahu.
• Dobijeni uzorak se važe na visokopreciznoj elektronskoj vagi. Zapremina se izračunava u mjeraču zapremine uranjanjem u tečnu strukturu i mjerenjem istisnute tekućine (piknometrijska analiza).

Obračun se vrši prema formuli:

gdje je m masa uzorka u g;

V je zapreminska vrijednost u cm3.

Mjerenje gustine u kg/m 3 je često primjenjivo.

Prosječna gustina materijala

Da biste utvrdili kako se građevinski materijali ponašaju u stvarnim radnim uvjetima pod utjecajem vlage, pozitivnih i negativnih temperatura i mehaničkih opterećenja, potrebno je koristiti prosjek gustina. Karakterizira fizičko stanje materijala.

Ako je prava gustina konstantna vrijednost i ovisi samo o hemijski sastav i strukture kristalna rešetka tvari, tada je prosječna gustina određena poroznošću strukture. Predstavlja odnos mase materijala u homogenom stanju i zapremine zauzetog prostora u prirodnim uslovima.

Prosječna gustoća daje inženjeru ideju o mehaničkoj čvrstoći, stopi apsorpcije vlage, koeficijentu toplinske provodljivosti i drugim važnim faktorima koji se koriste u konstrukciji elemenata.

Koncept nasipne gustine

Uveden za analizu rasutog građevinskog materijala (pijesak, šljunak, ekspandirana glina itd.). Indikator je važan za izračunavanje isplative upotrebe određenih komponenti građevinske mješavine. Pokazuje omjer mase tvari i volumena koji zauzima u stanju labave strukture.

Na primjer, ako su poznati granularni oblik materijala i prosječna gustoća zrna, tada je lako odrediti parametar praznine. Prilikom proizvodnje betona preporučljivo je koristiti punilo (šljunak, drobljeni kamen, pijesak) koje ima manju poroznost suhe tvari, jer će se za punjenje koristiti osnovni cementni materijal, što će povećati cijenu.

Pokazatelji gustoće nekih materijala

Ako uzmemo izračunate podatke iz nekih tabela, onda u njima:

• materijala koji sadrže okside kalcija, silicija i aluminija variraju od 2400 do 3100 kg po m 3.
• Drvene vrste sa celuloznom bazom - 1550 kg po m 3.
• Organske materije (ugljik, kiseonik, vodonik) - 800-1400 kg po m 3.
• Metali: čelik - 7850, aluminijum - 2700, olovo - 11300 kg po m 3.

At moderne tehnologije U izgradnji zgrada pokazatelj gustoće materijala važan je sa stanovišta čvrstoće nosivih konstrukcija. Sve funkcije toplinske izolacije i zaštite od vlage izvode materijali male gustoće sa zatvorenom ćelijskom strukturom.

Svrha lekcije:

• konsolidovati znanje učenika o gustini
• pokazati kako odrediti masu i zapreminu tijela po njegovoj gustini
• riješiti računske probleme

Struktura lekcije:

1. Org. momenat
2. Ponavljanje gradiva
3. Učenje novog gradiva
4. Učvršćivanje materijala
5. Zadaća

1. Org. momenat
2. Ponavljanje gradiva

Lekcija koristi prezentaciju (Dodatak 1)

• Da li sva tijela imaju isti volumen i istu masu? (slajd 2)
• Zašto?
• Da li sva tijela iste mase imaju isti volumen? (slajd 2)
• Zašto?
• od čega zavisi?
• Kolika je gustina supstance? (slajd 3)
• Gustina je fizička veličina jednaka odnosu mase tijela i njegove zapremine.
• zapišite formulu gustine. (slajd 4)

• dobiti naziv gustine u SI (slajd 4)

Danas ćemo u lekciji izračunati masu i zapreminu tela na osnovu gustine, zapisati temu lekcije u svoju svesku.

Tema lekcije: određivanje mase i zapremine tijela na osnovu gustine tvari. (slajd 8)

Zapišite formulu za izračunavanje gustine u svoju bilježnicu

koliko ce biti jednaka masa tijela ako znamo gustinu tijela i njegovu zapreminu?, ko ce to zapisati?

– da biste izračunali masu iz njene gustine i zapremine, potrebno je da pomnožite gustinu sa zapreminom. (slajd 9)

Broj 1 - svako sam rješava problem

Provjeravamo:
Zadatak
Odgovor: m=2825g. (slajd 12)

Pažnja! Koliko će biti jednak volumen tijela ako znamo masu i gustinu tvari?

; - da biste izračunali zapreminu tijela iz njegove gustine, trebate podijeliti masu tijela sa njegovom gustinom (slajd 13)

Problem je riješen na ploči i ostaje kao primjer rješenja.

Broj 2 - svako sam rješava problem

1. Čelični dio mašine ima masu 7890 g. Odredite njegovu zapreminu ako je gustina čelika 7,8 (Prilog 3)

Provjeravamo:
Zadatak
Odgovor: V=1023,077 cm 3 (slajd 16)

• Domaći zadatak §22 pr. br. 8 (slajd 17)
• Otvori zadatak 3 (slajd 18)

Br. 3 - svako rješava probleme sam

Obrazac izvještaja o zadatku br (slajd 19)– imajte na umu da morate popuniti polje svojim prezimenom

Prezime ime studenta________________________________________________

popunite izračunato fizička količina sa svojim mjernim jedinicama u odgovarajućim ćelijama (slajd 19)

Datum završetka_________________________________________________

• Svako ima takav formular na svom stolu, popunjavate odgovarajuće ćelije u koje upisujete samo numeričke vrijednosti.
• Zatvorite Excel. Sačuvajte promjenu u dokumentu. (slajd 21)

Lekcija je gotova hvala! (slajd 22)

rabljene knjige:

1. Udžbenik fizike 7, autor – A.V. Peryshkin – Moskva – „Prosvjeta“
2. Metodološki materijali 7,- L.A.Kirik – Moskva – “ILEKS”
3. Samostalni i kontrolni rad na više nivoa 7, - L.A. Kirik - Moskva - “ILEKS”
4. Zbirka zadataka iz fizike - V.I.Lukashik - Moskva - "Prosvjetljenje"

Tijela oko nas sastoje se od raznih supstanci: gvožđa, drveta, gume itd. Masa svakog tijela ne zavisi samo od njegove veličine, već i od supstance od koje se sastoji. Tijela iste zapremine, koja se sastoje od različitih supstanci, imaju različite mase. Na primjer, izvaganjem dva cilindra napravljena od različitih tvari - aluminija i olova, vidjet ćemo da je masa aluminijskog cilindra manja od mase olovnog cilindra.

Istovremeno, tijela iste mase, koja se sastoje od različitih supstanci, imaju različite zapremine. Dakle, željezna šipka težine 1 tona zauzima zapreminu od 0,13 m 3, a led težine 1 tona zauzima zapreminu od 1,1 m 3. Zapremina leda je skoro 9 puta veća od zapremine gvozdene šipke. To jest, različite supstance mogu imati različite gustine.

Iz toga slijedi da tijela iste zapremine, koja se sastoje od različitih supstanci, imaju različite mase.

Gustina pokazuje masu tvari uzete u određenoj zapremini. To jest, ako su poznata masa tijela i njegova zapremina, gustoća se može odrediti. Da biste pronašli gustinu neke supstance, morate masu tela podeliti sa njegovom zapreminom.

Gustina iste tvari u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju je različita.

Gustina nekih čvrste materije, tečnosti i gasovi dati su u tabelama.

Gustine nekih čvrstih materija (pri normalnom atmosferskom pritisku, t = 20 °C).

Gustine nekih tečnosti (pri normalnom atmosferskom pritisku t = 20 °C).

Odgovor od Flush[novak]
Gustina materije: formula, proračun.
Sve oko nas sastoji se od različitih supstanci. Brodovi i kupatila su građeni od drveta, pegle i krevetići su od gvožđa, gume na točkovima i gumice na olovkama od gume. I razne predmete imaju različite težine - bilo ko od nas može lako ponijeti sočnu zrelu dinju sa pijace, ali će se sa utegom iste veličine morati potruditi.
Svi se sjećaju poznatog vica: „Šta je teže? Kilogram eksera ili kilogram puha? Nećemo više nasjedati na ovaj djetinjast trik, znamo da će težina i jednog i drugog biti ista, ali će volumen biti značajno drugačiji. Pa zašto se to dešava? Zašto različita tijela i tvari imaju različite težine i iste veličine? Ili obrnuto, iste težine s različitim veličinama? Očigledno, postoje neke karakteristike zbog kojih su tvari toliko različite jedna od druge. U fizici se ova karakteristika naziva gustina materije i uči se u sedmom razredu.
Gustina tvari: definicija i formula
Definicija gustoće tvari je sljedeća: gustina pokazuje kolika je masa tvari u jediničnom volumenu, na primjer, u jednom kubni metar. Tako je gustina vode 1000 kg/m3, a leda 900 kg/m3, zbog čega je led lakši i zimi se nalazi na vrhu rezervoara. Odnosno, ono što nam pokazuje gustinu materije u ovom slučaju? Gustoća leda od 900 kg/m3 znači da je kocka leda sa stranicama od 1 metar teška 900 kg. A formula za određivanje gustine supstance je sledeća: gustina = masa/zapremina. Količine uključene u ovaj izraz označene su na sljedeći način: masa – m, zapremina tijela – V, a gustina je označena slovom? (grčko slovo "rho"). A formula se može napisati na sljedeći način:
?=m/V
Kako pronaći gustinu supstance
Kako pronaći ili izračunati gustinu supstance? Da biste to učinili, morate znati tjelesni volumen i tjelesnu težinu. Odnosno, mjerimo supstancu, važemo je, a zatim jednostavno zamjenjujemo dobivene podatke u formulu i pronalazimo vrijednost koja nam je potrebna. A kako se mjeri gustina supstance jasno je iz formule. Mjeri se u kilogramima po kubnom metru. Ponekad koriste i vrijednost poput grama po kubnom centimetru. Pretvaranje jedne vrijednosti u drugu je vrlo jednostavno. 1 g = 0,001 kg, a 1 cm3 = 0,000001 m3. Prema tome, 1 g/(cm) ^3 = 1000 kg/m^3. Također treba imati na umu da je gustina tvari različita u različitim stanjima agregacije. Odnosno, u čvrstom, tečnom ili gasovitom obliku. Gustoća čvrstih materija je najčešće veća od gustine tečnosti i mnogo veća od gustine gasova. Možda je vrlo koristan izuzetak za nas voda, koja je, kao što smo već razmotrili, manje teška u čvrstom nego u tekućem stanju. Zbog ove čudne karakteristike vode moguć je život na Zemlji. Život na našoj planeti, kao što znamo, potiče iz okeana. A kada bi se voda ponašala kao i sve druge tvari, onda bi se voda u morima i oceanima promrzla, led bi, budući da je teži od vode, potonuo na dno i ležao tamo a da se ne otopi. I samo na ekvatoru, u malom stupcu vode, postojao bi život u obliku nekoliko vrsta bakterija. Tako da možemo reći hvala vodi za naše postojanje.