الكثافة
الكثافة هي إحدى الخصائص الفيزيائية للمادة، وتُعنى تحديداً بعلم ميكانيكا الموائع، ويعبر عنها بالكثافة الكتلية أو الحجمية. تعبر الكثافة عن العلاقة بين حجم الجسم وكتلته، حيث إن العلاقة بين كثافة الجسم وكتلته علاقة طردية، فكلما زادت كتلة الجسم تزيد كثافته.
حساب كثافة الجسم
رياضياً كتلة الجسم تساوي كتلة الجسم المراد قياسها مقسوم على حجم الجسم الكلي، ويختلف قياس الكثافة للمواد المتجانسة أو المادة الواحدة، فكثافة المادة المتجانسة فى أية نقطة منها واحدة، وتساوي كتلتها الكلية على الحجم الكلي للجسم.
أما كثافة المواد غير المتجانسة، فتختلف من منطقة إلى أخرى ويتم حسابها عن طريق التكامل، وتحدد وحدتها غرام في سنتميتر مكعب،g/cm³، يرمز للكثافة بحرف “رو ρ”.
من العوامل المؤثرة بكتلة الجسم، الحرارة، والضغط، فالحرارة تؤثر على الأجسام وتتسبب في تمددها، ممّا يضعف القوة بين جزيئاتها، ومما يقلل من كثافتة الجسم، وأما عند زيادة الضغط فتتنكمش كتلة الجسم وتزيد قوة الربط بين جزيئاته مما يؤدي إلى زيادة كتلته الحجمية وكثافة كتلته، ولذلك يستخدم الخبراء والباحثون معايير محددة لقياس الكثافة، ويتم قياسها بالظروف المعيارية.
تتحكم كثافة الجسم بطبيعته الفيزيائية، فإذا كانت كثافة المادة كبيرة تزيد احتمالية صلابة المادة، وإذا كانت متوسطة فتكون المادة في الحالة السائلة، والحالة الغازية إذا كانت كثافة الجسم قليلة.
الطفو
الطفو هو ظاهرة فيزيائية تحرك الأجسام في الموائع – السوائل والغازات - إلى الأعلى، ومثال على عملية الطفو، طفو الخشب على الماء وطفو الزيت فوق الماء. قوة الطفو هي عبارة عن الفرق بين وزن الجسم الحقيقي، ووزن الجسم الظاهري في المائع.
علاقة طفو الجسم بكثافته
- إذا كان وزن جسم ما أقل من وزن الماء بنفس حجم الجسم عند انغماره في الماء كلياّ، فتكون كثافة الجسم أقل من كثافة الماء، فإنّ الجسم سيطفو إلى أن يصبح وزن الجسم مساوياّ لوزن الماء المزاح.
- إذا كان وزن الجسم أكبر من وزن الماء المزاح في حالة انغماره بشكل كلي ، فإنّه سوف يُغمر في الماء، وفي هذه الحالة ستكون كثافة الجسم مساوية لكتلته مع المادة وما تحتويه من هواء ولن يطفو.
تصنيف الكثافة
- كثافة الكتلة، الّتي تقيس تركيز المادة بالجسم.
- كثافة التيار، تفحص تركيز الشحنات في التيار.
- كثافة الشحنة، وهي تركيز الشحنة في الملف.
- كثافة الطاقة، وتعبر عن مقدار الطاقة المتاحة.
- كثافة القوة، أو كمية القوة.
- كثافة الهواء، وتعني تركيز الهواء في الفراغ.
- كثافة الجسم السطحية، تقاس لوحدة المساحة.
- كثافة الجسم الطولية، تقاس لوحدة الطول.
- كثافة الجسم النسبية، تقاس بشكل نسبي للمواد.
- كثافة الجسم النوعية، ولكل نوع كثافة معينة.
