มวล น้ำหนัก และความหนาแน่น
| English | ไทย |
|---|---|
| mass/mæs/ | มวล |
| weight/weɪt/ | น้ำหนัก |
| density/ˈdensɪti/ | ความหนาแน่น |
| matter/ˈmætə/ | สสาร |
| gravity/ˈɡrævɪti/ | แรงโน้มถ่วง |
| gravitational field strength/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld streŋθ/ | ความเข้มของสนามโน้มถ่วง |
| displacement/dɪˈspleɪsmənt/ | การกระจัด |
คุณคนเดิม แต่เบาลงบนดวงจันทร์
- นักบินอวกาศบนดวงจันทร์สามารถกระโดดสูงและรู้สึกเบาลง
- แต่พวกเขามีสารประกอบเหมือนกันเป๊ะกับบนโลก
- คำตอบอยู่ที่คุณ概念ที่แตกต่างกันสองอย่าง: มวล และ น้ำหนัก จากนั้นเราจะวัด ความหนาแน่น
มวล
- มวล คือปริมาณของ สสาร ในวัตถุ
- วัดเป็นกิโลกรัม (kg)
- มวล ไม่ เปลี่ยนเมื่อคุณย้ายวัตถุ — ไปดวงจันทร์ เข้าอวกาศ หรือที่ใดก็ตาม
- ตาชั่ง ใช้เปรียบเทียบมวลที่ไม่ทราบค่ากับมวลที่ทราบค่าแล้ว
น้ำหนักและมวล
W = mg
น้ำหนัก แปรผันตรงกับมวล — ความชันคือความเข้มของสนามโน้มถ่วง g (ประมาณ 10 N/kg บนโลก)
น้ำหนัก
- น้ำหนัก คือ แรงโน้มถ่วง ที่กระทำต่อมวล วัดได้เป็นนิวตัน (N)
- น้ำหนักสามารถเปลี่ยนแปลงได้: ค่าน้อยลงบนดวงจันทร์เพราะแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์อ่อนกว่า
- ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง คือแรงต่อหน่วยมวล:
- ดังนั้น น้ำหนักคือ $W = mg$. บนโลก $g \approx 9.8\ \text{N/kg}$ — ซึ่งเป็นตัวเลขเดียวกันกับความเร่งในกรรณิการตก
วัตถุที่กำลังตกลงมาจะเร่งความเร็วจนกว่าแรงต้านอากาศจะเพิ่มขึ้นเท่ากับน้ำหนัก
การลอยตัวและความหนาแน่น
เปลี่ยนความหนาแน่นของวัตถุและของเหลว: ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอย และยิ่งหนาแน่นมากยิ่งจมน้ำมากขึ้น เหล็กจมในน้ำแต่ลอยบนสารปรอท
นักบินอวกาศเดินทางจากโลกไปยังดวงจันทร์发生了什么กับ มวล และ น้ำหนัก ของเขา?
มวล (ปริมาณสสาร) ไม่เคยเปลี่ยนแปลง น้ำหนักคือแรงโน้มถ่วง และแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์อ่อนกว่า ดังนั้นน้ำหนักจึงน้อยลง
ถุงหนึ่งมีมวล $5.0\ \text{kg}$ น้ำหนักของมันบนโลก是多少? (ใช้ $g = 9.8\ \text{N/kg}$.)
$W = mg = 5.0 \times 9.8 = 49\ \text{N}$.
ความหนาแน่น
- ความหนาแน่น คือมวลที่อัดแน่นอยู่ในแต่ละหน่วยปริมาตร:
- สัญลักษณ์ $\rho$ คือตัวอักษรกรีก "โร" (rho). หน่วยคือ $\text{kg/m}^3$ หรือ $\text{g/cm}^3$.
- ในการวัด: หา มวล ด้วยตาชั่ง, หา ปริมาตร, แล้วหารกัน
- ของแข็งรูปทรงสม่ำเสมอ (เช่น กล่อง): วัดด้านต่างๆ และคำนวณหาปริมาตร
- ของแข็งรูปร่างไม่สม่ำเสมอ (เช่น หิน): จุ่มลงในน้ำในกระบอกตวง — ระดับน้ำที่สูงขึ้นคือปริมาตรของมัน (วิธี การแทนที่ )
ก้อนโลหะมีมวล $240\ \text{g}$ และปริมาตร $30\ \text{cm}^3$ ความหนาแน่นของมัน是多少? ในหน่วย g/cm³?
$\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{240}{30} = 8.0\ \text{g/cm}^3$.
คุณหาปริมาตรของหินรูปร่างแปลกๆ ได้อย่างไร?
หินดันน้ำให้สูงขึ้น ระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นเท่ากับปริมาตรของหิน — วิธีแทนที่
น้ำในกระบอกตวงอ่านค่า $50\ \text{cm}^3$ หลังเพิ่มหินแล้วอ่านค่า $74\ \text{cm}^3$ ปริมาตรของหิน是多少? ในหน่วย cm³?
ปริมาตรคือระดับน้ำที่เพิ่มขึ้น: $74 - 50 = 24\ \text{cm}^3$
การลอยและการจม
- วัตถุจะ ลอย ได้หากความหนาแน่นของมัน น้อยกว่า ความหนาแน่นของของเหลว
- จะ จม หากความหนาแน่น มากกว่า
- น้ำแข็งลอยอยู่บนน้ำเพราะน้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำเล็กน้อย
วัตถุจะลอยบนของเหลวได้หากมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของของเหลว
ความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว → ลอย; หนาแน่นกว่าของเหลว → จม
คุณเข้าใจแล้ว
- มวล = ปริมาณสสาร (กก.), ไม่เคยเปลี่ยน; น้ำหนัก = แรงโน้มถ่วง (N), $W = mg$
- $g = \dfrac{W}{m} \approx 9.8\ \text{N/kg}$ บนโลก
- ความหนาแน่น $\rho = \dfrac{m}{V}$; หาปริมาตรของรูปร่างแปลกๆ ด้วยวิธี การแทนที่
- ลอยได้หากความหนาแน่น น้อยกว่า ของของเหลว