Ce este şi cum calculezi volumul? Dar densitatea? Volumul este o mărime fizică (inclusiv geometrică) ce indică proprietatea măsurabilă a unui corp de a avea tridimensionalitate, adică întindere de-a lungul a trei axe perpendiculare pe care se măsoară lungimea, lățimea și respectiv înălțimea sa (toate cele trei dimensiuni fiind, de fapt, valori de lungime). Altfel definit, volumul unui corp este locul pe care el îl ocupă în spațiu.
Volumul se măsoară în litri, astfel V = k x L3, unde V = volum, k=constanta, L=lungimea.
Densitatea este o mărime fizică folosită pentru descrierea materialelor și definită ca masa unității de volum. Astfel, densitatea unui corp este egală cu raportul dintre masa și volumul său.
Densitatea unui corp este egală cu raportul dintre masa și volumul său. Unitatea de măsură în Sistemul Internațional pentru densitate este kilogramul pe metru cub (kg/m³). Alte unități folosite sunt gramul pe centimetru cub (g/cm³), kilogramul pe litru (kg/L).
Arhimede şi coroana de aur
Marele savant antic Arhimede a fost pus în fața unei provocări interesante de către regele Hiero I din Siracuza. Regele dorea să afle dacă un bijutier i-a înșelat în timpul fabricării coroanei regale, substituind o parte din aur cu un metal mai ieftin. Cum poți determina dacă o coroană este din aur pur sau un aliaj mai ieftin? Cum poți ști dacă este un metal de bază acoperit cu aur?
Aurul este un metal foarte dens (mai dens chiar decât plumbul, deși plumbul are o greutate atomică mai mare). Prin urmare, o metodă de verificare a coroanei ar fi calcularea densității acesteia, adică masa per unitate de volum. Arhimede ar fi putut folosi cântare pentru a afla masa coroanei, dar cum putea să determine volumul fără să distrugă coroana? Topirea acesteia pentru a o transforma într-o formă geometrică simplă, cum ar fi un cub sau o sferă, ar fi fost o soluție, dar cu siguranță l-ar fi înfuriat pe rege.
După o reflecție atentă, Arhimede a venit cu o idee ingenioasă: să calculeze volumul coroanei pe baza cantității de apă deplasată de aceasta. Din punct de vedere tehnic, nici măcar nu era necesar să cântărească coroana dacă avea acces la tezaurul regal. Putea pur și simplu să compare volumul de apă deplasat de coroană cu volumul de apă deplasat de o cantitate echivalentă de aur pur. Conform legendei, când Arhimede a realizat soluția, a ieșit în stradă dezbrăcat, strigând cu entuziasm: „Evrika! Evrika!”
Deși o parte din poveste ar putea fi ficțiune, principiul formulat de Arhimede, de a calcula volumul unui obiect și densitatea acestuia cunoscându-i masa, este cât se poate de real. Pentru un obiect mic, experimentul se poate realiza ușor în laborator. Umpleți parțial un cilindru gradat cu apă (sau alt lichid care nu dizolvă obiectul). Înregistrați volumul inițial al apei. Introduceți obiectul, având grijă să eliminați bulele de aer. Înregistrați noua valoare pe care aţi obţinut-o. Volumul obiectului este diferența dintre volumul final și cel inițial. Dacă masa obiectului este cunoscută, densitatea sa poate fi calculată împărțind masa la volumul determinat.[sursa]
Cum calculezi volumul acasă
Majoritatea oamenilor nu au cilindri gradați în casele lor. Un echivalent ar putea fi o cană de măsurat lichide, care poate servi aceluiași scop, deși cu o precizie mai mică. Există totuși o altă metodă simplă de calculare a volumului folosind principiul de deplasare al lui Arhimede.
- Umpleți parțial un recipient dreptunghiular sau cilindric cu apă.
- Marcați nivelul inițial al apei pe exteriorul recipientului.
- Adăugați obiectul.
- Marcați noul nivel al apei.
- Măsurați diferența dintre nivelurile apei înainte și după adăugarea obiectului.
Dacă recipientul este dreptunghiular sau pătrat, volumul obiectului este calculat înmulțind lungimea și lățimea interioară a recipientului cu distanța la care a fost deplasată apa (volumul = lungime x lățime x înălțimea deplasată).
Pentru un recipient cilindric, măsurați diametrul interior al recipientului. Raza cilindrului este jumătate din diametru. Volumul obiectului este calculat folosind formula V=π×r2×h, unde r este raza cilindrului, h este diferența dintre nivelurile lichidului, iar π este aproximativ 3,14.
