Чем меньше плотность тем больше масса

Масса и плотность

Слово «масса» мы ежедневно используем в своей жизни.

Все вещества состоят из мельчайших частичек: атомов и молекул. В разных веществах масса этих частичек разная, она зависит от параметров еще более мелких частиц, составляющих атомы и молекулы. В результате исследований было доказано, что чем плотнее атомы или молекулы расположены друг к другу, тем выше масса тела.

На сегодняшний день различают некоторые свойства вещества, с помощью которых характеризует массу тел:

Численно величина массы остается одинаковой, независимо от того, какое именно свойство рассматривается.

Инертность

Различают две разновидности массы: инертную и гравитационную.

Инертностью называется способность тела сопротивляться при попытке изменения его скорости. При этом тела разной инертной массы с разной силой оказывают такое сопротивление. Тела с разной массой, находящиеся под одинаковым воздействием внешних сил, изменяют свою скорость по-разному.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Инертность зависит от параметров массы тела. Чем больше масса тела, тем медленнее оно будет менять скорость. Меру инертности определяет инертная масса тела. Если тела взаимодействуют между собой, то оба они изменяют свою скорость. Данный процесс сопровождается появлением ускорений у этих тел.

Отношение ускорений взаимодействующих тел равняется обратному отношению масс данных тел.

В международной системе измерений единицей измерения массы является килограмм (кг).

Свойства массы

Масса имеет определенные характеристики:

Для определения значения массы существует международный эталон. Он называется килограммом, находится во Франции и выглядит как металлический цилиндр, высотой и диаметром по 39 мм.

В международной системе измерений массу обозначают латинской маленькой буквой m. Масса – величина скалярная.

Массу тела можно определить различными способами. В основном на практике пользуются весами. Весы показывают гравитационную массу и бывают различного исполнения: пружинные, рычажные и электронные.

Для определения массы весами пользовались еще около 4 тысяч лет назад древние египтяне. К нашему времени конфигурация весов конечно же изменилась, и на сегодняшний день весы бывают различных размеров и конструкций. Существуют весы для определения массы очень маленьких по размеру тел, а также крупногабаритных объектов. Например, в химических лабораториях применяются сверхточные весы для определения небольших масс навесок, а для взвешивания автомобилей применяются крупногабаритные весы с большей погрешностью измерений.

Плотность вещества

Плотность вещества будет тем большей, чем больше плотность расположения атомов и молекул. При различных агрегатных состояниях вещества изменяется его плотность.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Если вещество находится в твердом агрегатном состоянии, то степень его плотности выше, так как атомы при этом расположены плотнее. Если то же самое вещество пребывает в жидком агрегатном состоянии, его плотность уменьшается, но её значение очень близко к значению плотности в твёрдом состоянии. В газообразном агрегатном состоянии молекулы и атомы расположены на большом расстоянии друг от друга, поэтому плотность их расположения достаточно низкая. Соответственно плотность того же вещества будет иметь меньшее значение.

Источник

Плотность вещества

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона

F = ma

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃

Откуда берется масса

Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.

Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.

Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.

Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.

Объем тела

Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.

Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.

Формула объема параллелепипеда

V = a*b*c

А для цилиндра будет справедлива такая формула:

Формула объема цилиндра

V = S*h

S — площадь основания [м^2]

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Формула плотности вещества

р — плотность вещества [кг/м^3]

m — масса вещества [кг]

V — объем вещества [м^3]

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Источник

3.7. Масса тела. Плотность вещества

Теоретическая справка

Как уже говорилось выше, в результате взаимодействия тел могут изменяться их скорости. Свойство тел по разному изменять свою скорость при взаимодействии называется инертностью. Свойство инертности проявляется в том, что для изменения скорости тела требуется некоторое время. Чем труднее изменить скорость тела, чем меньше изменяется скорость тела при взаимодействии, тем оно более инертно.

Мерой инертности теля является масса. Чем более инертно тело, тем больше его масса. Буквенное обозначение — (эм). Прибор для измерения — весы. Единица измерения силы в системе СИ — килограмм (кг). Другие распространенные единицы измерения:

Известно, что тела, состоящие из разных веществ, при одинаковой массе могут занимать разные объемы и, наоборот, тела, имеющие одинаковую массу, могут иметь разный объем. Для характеристики вещества из которого изготовлено тело, для установления зависимости его массы от занимаемого объема, вводится понятие плотности вещества. Плотностью вещества называется отношение массы тела

.

Буквенное обозначение — (ро). Прибор для измерения — ареометр. Единица измерения силы в системе СИ — килограмм на метр кубический (кг/м 3 ). Помимо единицы измерения кг/м 3 используется также единица измерения грамм на сантиметр кубический (г/см 3 )

Физический смысл плотности вещества заключается в том, что она показывает, какую массу будет иметь 1 м 3 (или 1 см 3 ) вещества.

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ

1. В цилиндре под герметичным поршнем находится газ. Поршень перемещают вниз. Температура газа поддерживается постоянной. Как по мере перемещения поршня меняется плотность газа и средняя скорость движения его молекул?

Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение. Масса газа в сосуде при его сжатии не изменяется. Зависимость плотности от объема носит характер обратной пропорциональности, т.е. при уменьшении объема плотность будет увеличиваться. Средняя скорость движения молекул газа зависит от температуры газа. Температура газа поддерживается постоянной, значит и средняя скорость движения молекул изменяться не будет.

Ответ: 13

2. Три тела имеют одинаковый объём. Плотности веществ, из которых сделаны тела, соотносятся как . Каково соотношение между массами этих тел?

Решение. Плотность вещества — отношение массы тела к его объему. Чем больше плотность, тем больше масса тела при фиксированном объеме. Значит, третье тело будет иметь наибольшую массу, а первое — наименьшую. Правильный вариант ответа — 4.

Докажем это математически. Начнем с неравенства, которое записано в условии: . Известно, что

.

Значит будет выполняться неравенство

.

Поскольку объемы тел одинаковы, то . С учетом этого равенство наше последнее неравенство перепишется в виде

.

Умножим неравенство на — это число положительное, значит знак неравенства не поменяется

,

.

3. На рисунке изображены три сплошных тела разного объёма. Известно, что первое тело имеет наибольшую массу, а третье тело – наименьшую. Сравните плотности веществ, из которых сделаны эти тела.

Решение. Первое тело при самом наименьшем объеме имеет самую большую массу, значит его плотность так же будет самой большой. И, наоборот, третье тело, при самом большом объеме имеет самую маленькую массу, значит его плотность будет самой маленькой.

Ответ: 2

4. Три тела имеют одинаковую массу. Плотности веществ, из которых сделаны тела, удовлетворяют условиям . Каково соотношение между объёмами этих тел и ?

Решение. Сравним объемы, например, первого и второго тела. Из равенства масс, получим

,

,

.

Из последнего равенства видно, что если , то , т.е. объем первого тела будет больше. Из аналогичных рассуждений можно получить, что .

Ответ: 3

5. Какой из трёх кубиков равной массы, изготовленных из железа, меди и свинца, имеет наименьший объём?

1) свинцовый
2) железный
3) медный
4) объёмы кубиков одинаковы

Решение. Используя справочные сведения, запишем плотности железа (), меди () и свинца ()

кг/м 3

кг/м 3

Опыт решения предыдущей задачи говорит нам, что при одинаковой массе наименьший объем будет иметь тело, которое состоит из вещества с наибольшей плотностью, значит наименьший объем будет иметь тело изготовленное из свинца.

Ответ: 1

6. В сосуд налили воду и оставили его при температуре ниже 0 ºС. Через некоторое время вода полностью превратилась в лёд. При этом

А. Масса образовавшегося льда больше массы воды.
Б. Объём образовавшегося льда меньше объёма воды.

Правильным является ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Решение. По условию задачи вся вода полностью превратилась в лед, значит масса льда будет равна массе воду. При одинаковой массе, леди имеет меньшую плотность, значит будет занимать больший объем. Оба утверждения не верны.

Ответ: 4

Минимальную среднюю плотность имеет(-ют) шар(-ы)

1) 1
2) 2
3) 3
4) 2 и 3

Ответ: 2

8. В процессе нагревания стальной шарик перестал пролезать сквозь металлическое кольцо (см. рисунок).

1) объём и плотность шарика не изменились
2) объём и плотность шарика увеличились
3) объём шарика увеличился, а его плотность не изменилась
4) объём шарика увеличился, а его плотность уменьшилась

Решение. Поскольку шар перестал проходить через кольцо, то его объем при нагревании увеличился. Известно, что плотность это отношение массы тела к его объему

.

Поскольку объем тела увеличивается, его плотность будет уменьшаться.

Ответ: 4

9. Две одинаковые мензурки с разными жидкостями уравновешены на рычажных весах. В первой мензурке находится керосин. Определите плотность жидкости во второй мензурке.

1) 1,4 г/см 3
2) 1,1 г/см 3
3) 0,9 г/см 3
4) 0,7 г/см 3

Решение. Так как мензурки уравновешены на весах, то массы жидкостей, помещенных в мензурки одинаковы. Воспользуемся этим условием

,

,

.

Ответ: 4

10. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения объёма двух тел одинаковой массы. Сравните плотности веществ ρ1 и ρ2, из которых сделаны эти тела.

,

,

,

.

Ответ: 3

11. Объём сплошного тела из мрамора измерили с помощью мензурки (см. рисунок).

1) 60 г
2) 89 г
3) 140 г
4) 162 г

,

г.

Ответ: 4

12. В канистру налито машинное масло массой 9 кг. Чему равен объём, занимаемый маслом?

1) 0,9 л
2) 1 л
3) 9 л
4) 10 л

,

м 3 = 10 л.

Ответ: 4

13. Определите массу бензина, налитого в ведро ёмкостью 10 л.

1) 71 кг 2) 18 кг 3) 10 кг 4) 7,1 кг

,

кг.

Ответ: 4

14. Установите соответствие между физической величиной и явлением или свойством, которое она характеризует. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ЯВЛЕНИЕ, СВОЙСТВО

В) ускорение1) изменение положения тела

3) взаимодействие тел

4) быстрота движения

5) быстрота изменения скорости

Решение. Масса — мера инертности тела. Сила — мера взаимодействия тел. Ускорение характеризует быстроту изменения скорости.

Ответ: 235

15. В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой –

«> – сплошной медный брусок той же массы. Бруски целиком погрузились в воду. В каком стакане уровень воды стал выше, если известно, что вода из стаканов не выливалась? Ответ поясните.

Скачать файл с заданиями открытого банка ФИПИ Масса тела. Плотность вещества (12 Загрузок)

Источник