rozwiążesz zadania z wykorzystaniem wzoru na gęstość;

przeliczysz jednostki gęstości;

wyznaczysz doświadczalnie gęstość substancji i opisywać doświadczenie.

Podczas odsłuchiwania audiobooka zwróć uwagę na sposób wyznaczania gęstości ciała.

Jak wyznaczyć gęstość śrubki z nakrętką?

Rozdział 1 
Czy lecąc na inną planetę będziesz miał taką samą masę jak na Ziemi?

W życiu codziennym bardzo często posługujemy się pojęciem ciężaru, który jest mylony z masą ciała. Jednak, to nie jest to samo. Rozważmy więc różnicę między tymi dwoma pojęciami. Starszy brat wyjaśnia siostrze w rozmowie różnicę pomiędzy masą, a ciężarem.

— Mateuszu, dlaczego łyżeczka do herbaty jest lżejsza od łyżki do zupy skoro obie są wykonane ze srebra, czyli z tej samej substancji?
— Zwykle jest tak dlatego, że zawierają one różną ilość tej substancji, a ta właśnie składa się na masę tych ciał.
— Można więc powiedzieć, że masa jest ilością materii zgromadzonej w ciele fizycznym?
— Tak, im większa ilość materii, z której składa się dane ciało, tym większą ma masę.
— Mateuszu, mam jeszcze jedno pytanie, jaką wielkością jest masa?
— Masa jest wielkością liczbową, oznaczaną literą m. Jej jednostką w układzie SI jest 1 kilogram (1 kg). Masę ciała mierzymy za pomocą wagi.
— A ja słyszałam o jeszcze innych jednostkach masy takich jak tona, dekagram czy gram.
— Tak, masz rację, to też jednostki, w których wyraża się masę.
— Czym w takim razie jest ciężar ciała?
— Jest on często mylony z masą. Aby zrozumieć różnicę, możemy wykonać doświadczenie.
— Super, uwielbiam doświadczenia.
— Asiu, zawieś na siłomierzu jeden obciążnik i odczytaj wskazanie. Następnie doczepiaj drugi, trzeci i kolejne o tej samej masie. Po każdym dowieszeniu odczytuj wskazania siłomierza. Co zauważyłaś?
— Zawieszanie każdego kolejnego obciążnika, o tej samej masie spowodowało, że wskazanie siłomierza zwiększało się o taką samą wartość. Czyli można powiedzieć, że siła, którą wskazywał siłomierz zależała od masy obciążników?
— Właśnie tak, a wiesz dlaczego?
— Nie mam pojęcia. Mateusz, to już za trudne dla mnie, więc wytłumacz mi proszę.
— Na obciążniki działała siła skierowana w dół pochodząca od Ziemi, czyli siła ciężkości, nazywana też ciężarem ciała. Ciężar zależy od miejsca, w którym znajduje się ciało. Na równiku Ziemia przyciąga ciała najsłabiej (g= 9,78030 N/kg) i tam ich ciężar jest najmniejszy, a na biegunie Ziemia przyciąga najsilniej, gdyż , g tam wynosi= 9,83332 N/kg i jest on największy.
— A czy można go jakoś obliczyć?
— Oczywiście, że tak. Ciężar obliczamy ze wzoru F = m · g, gdzie m oznacza masę ciała, a g to przyspieszenie grawitacyjne, które na Ziemi wynosi średnio 9,81 N/kg).
— Czyli dobrze myślę, że ciężar jest siłą przyciągania danej masy przez masę planety?
— Tak, Asiu. Na różnych planetach, ciało o danej masie będzie miało inny ciężar, ponieważ planety różnią się masą. Zastanów się teraz czy lecąc na inną planetę, będziesz miała taką samą masę jak na Ziemi?
— Mateuszu, to proste. Moja masa na innej planecie nie zmieni się, ponieważ jest wszędzie taka sama. Inny będzie natomiast ciężar mojego ciała, ponieważ zależy on nie tylko od masy, ale także od wartości g, która dla każdej planety jest inna.
— Świetnie Asiu! Zapamiętaj jeszcze raz, że ciało o danej masie będzie mieć inny ciężar na różnych planetach, ze względu na różną masę tych planet.
— Na pewno już nie pomylę masy z ciężarem. Dziękuję Mateuszu, jak dobrze mieć starszego brata.

Rozdział 2 
Taka sama wielkość ciała a różna masa – czy to możliwe?

Ilość substancji można określić nie tylko za pomocą masy, lecz także objętości. Wielkości te są ze sobą powiązane. Lektor wyjaśnia, co to jest gęstość ciała i jak ją obliczyć.

Te same objętości różnych substancji mają różne masy. Klocek wykonany z ołowiu o tej samej objętości, co klocek drewniany ma dużo większą masę.

Jest to związane z budową substancji, rodzajem indywiduów, z jakich jest zbudowana, a także z ich wzajemnym ułożeniem.
Gęstość substancji to stosunek masy określonej ilości substancji do zajmowanej przez tę ilość substancji objętości. Aby obliczyć gęstość dzielimy więc masę ciała przez jego objętość. W fizyce gęstość oznaczamy literą d.

d = m/V, gdzie:
d – gęstość substancji,
m – masa ciała,
V – objętość ciała.

Do wyrażenia gęstości najczęściej stosuje się jednostkę kg/m³, co wskazuje jaką masę wyrażoną w kilogramach będzie miało ciało jeżeli jego objętość wynosiłaby 1 m³. Inną często spotykaną jednostką jest g/cm³, co analogicznie mówi nam jaką masę wyrażoną w gramach będzie miało ciało, jeżeli jego objętość wynosi 1 cm³.

Na przykład gęstość srebra wynosi d= 10,80 g/cm³, co oznacza, że 1 cm³ srebra ma masę 10,80 g.
Gęstość ciała można wyznaczyć doświadczalnie. Wystarczy wyznaczyć masę i objętość tego ciała. Pomiaru masy dokonuje się za pomocą wagi. A jak doświadczalnie wyznaczyć objętość ciała o nieregularnych kształtach?

Do cylindra miarowego należy nalać wodę i odczytać jej poziom. Następnie, trzeba całkowicie zanurzyć w wodzie badane ciało o nieregularnych kształtach i ponownie odczytać poziom wody. Różnica między odczytami to objętość badanego ciała. Teraz, znając już masę i objętość tego ciała, można wyniki uzyskane z przeprowadzonych pomiarów podstawić do podanego wcześniej wzoru i obliczyć gęstość.

Rozdział 3 
Czy gęstość śrubki z nakrętką jest taka sama jak gęstość śrubki i gęstość nakrętki?

Nagranie przedstawia lekcję fizyki, na której uczniowie wykonują doświadczenie z wyznaczaniem gęstości ciała.

— Czy gęstość śrubki z nakrętką jest taka sama jak gęstość śrubki i gęstość nakrętki?
— Najpierw należy sprawdzić, czy śrubka i nakrętka są wykonane z materiału o tej samej gęstości.
— Czyli musicie postawić odpowiednią hipotezę badawczą.
— Tak, zakładamy, że śrubka i nakrętka są wykonane z różnych materiałów. Teraz musimy to sprawdzić.
— Jak najbardziej. Co zrobicie w tym celu?
— Wyznaczymy osobno gęstość śrubki, a następnie gęstość nakrętki.
— Ja zmierzę masę tych ciał za pomocą wagi.
— Pamiętaj, aby waga wskazywała zero, zanim dokonasz pomiaru.
— Słuszna uwaga.
— Teraz wyznaczymy objętość śrubki, a następnie nakrętki.
— Są to ciała o nieregularnych kształtach dlatego musimy użyć cylindra miarowego, do którego nalejemy wodę. Użyjemy tego o najmniejszej pojemności, by nasz pomiar był obarczony najmniejszym błędem.
— Świetnie Wam idzie!
— Odczytam poziom wody w cylindrze przed zanurzeniem śrubki. Następnie wrzucę do wody śrubkę i ponownie odczytam poziom wody.
— To ja powtórzę te same czynności dla nakrętki i wyznaczę jej objętość.
— Widzę, że już prawie dochodzicie do rozwiązania.
— Na podstawie odczytów musimy teraz obliczyć zmianę objętości spowodowaną zanurzeniem najpierw dla śrubki, a następnie dla nakrętki. Wartość różnicy jest jednocześnie ich objętością.
— Zgadza się. Jak już wyznaczyliście masę i objętość , to co będzie kolejnym krokiem?
— Teraz pozostało nam tylko obliczyć gęstość naszych przedmiotów korzystając z definicji gęstości, czyli podzielić zmierzoną masę każdego z ciał przez ich objętość.
— Musimy pamiętać o właściwych jednostkach gęstości.
— Zrobione!
— Okazało się, że śrubka i nakrętka mają różną gęstość, czyli są wykonane z różnych materiałów. Postawiona przez nas hipoteza się potwierdziła.
— Czy w takim razie gęstość śrubki z nakrętką jest taka sama jak gęstość śrubki i gęstość nakrętki?

W przypadku braku możliwości rozwiązania zadania z klawiatury lub trudności z odczytem przez czytnik ekranu skorzystaj z innej wersji zadania.