Inhoud
Dichtheid is een veel gebruikte fysieke eigenschap van materie die technisch wordt gedefinieerd als massa gedeeld door volume. Een verenkussen is minder dicht dan een baksteen van dezelfde grootte omdat het volume hetzelfde is, maar de massa van het kussen is veel minder dan die van de baksteen. Je bent waarschijnlijk al een van de belangrijke praktische toepassingen van dichtheid tegengekomen, misschien zelfs zonder het te weten.
Schepen en onderzeeërs
Een bekende toepassing van dichtheid is het bepalen of een object op water zal drijven. Als de objectdichtheid minder is dan de dichtheid van water, zal deze drijven; als de dichtheid lager is dan die van water, zal het zinken. Schepen kunnen drijven omdat ze ballasttanks hebben die lucht bevatten; deze tanks bieden grote hoeveelheden kleine massa, waardoor de dichtheid van het schip afneemt. Samen met de drijvende kracht die het water op het schip uitoefent, zorgt deze verminderde dichtheid ervoor dat het schip kan drijven. In feite duiken duikboten onder het wateroppervlak door hun ballasttanks leeg te maken.
Olie lekken
Net als schepen drijft olie omdat het minder dicht is dan water, maar in tegenstelling tot schepen vereist olie geen speciale engineering. Olie is van nature minder dicht dan water, dat is de reden waarom zelfs olie- en azijnslasaus zich scheidt, waarbij de olie op de op water gebaseerde azijn drijft. Hoewel olielozingen schadelijk zijn voor het milieu, helpt het vermogen van olie om te drijven om op te ruimen.
Sanitair Systemen
Vloeistofstroom door een pijp is een belangrijke real-world toepassing van dichtheid beheerst door een relatie die bekend staat als Bernoullis-vergelijking. Bernoullis-vergelijking is een speciaal gebruik van het concept van behoud van energie, en het resultaat is dat de dichtheid van de vloeistof de vloeistofsnelheid, druk en zelfs de hoogte beïnvloedt. Als al het andere gelijk is, zal een vloeistof met een grotere dichtheid door een pijp met een lagere druk, snelheid respectievelijk hoogte stromen. Ingenieurs vertrouwen op de vergelijking van Bernoullis bij het ontwerpen van dammen en grootschalige sanitairprojecten.
Gewichtsverdeling vliegtuig
De vergelijking van Bernoullis verklaart ook het vermogen van een vliegtuig om te vliegen, hoewel dit fenomeen voornamelijk berust op druk en snelheid, niet op dichtheid. Dichtheid speelt echter een extra rol tijdens de vlucht. De gewichtsverdeling aan boord van het vliegtuig verandert naarmate de motoren brandstof verbruiken, waardoor de dichtheid van het vliegtuig niet uniform is. Dit massaverlies leidt tot een verschuivend massacentrum en piloten moeten tijdens de vlucht aanpassingen maken om rekening te houden met deze veranderingen.