DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum z Oddziałami Integracyjnymi im. Jana Pawła II w Odolanowie ID grupy: 98\34_MF_G1 Kompetencja: MAT-FIZ Temat projektowy: Gęstość materii Semestr/rok szkolny: Semestr I Rok szkolny 2009\2010

Spis treści 1. Dane informacyjne 2. Pojęcie gęstości 3. Tabela gęstości 4. Badanie gęstości wody 5. Wnioski 6. Gęstość substancji niejednorodnych 7. Gęstość materii wewnątrz kuli 8. Gęstość materii jądrowej 9. Gęstość osmu 10. Przykładowe porównanie 11. Różne rodzaje gęstości 12. Prawo Archimedesa 13. Ciemna materia 14. Czarna dziura 15. Najcięższa czarna dziura 16. Ewolucja gwiazd 17. Przyszłe losy Wszechświata 18. Wielki Chłód 19. Istnienie Wszechświata 20. Wielki Skurcz 21. Gęstość materii w przyrodzie 22. Zakończenie

Pojęcie gęstości Gęstość (masa właściwa) - jest to stosunek masy pewnej porcji substancji do zajmowanej przez nią objętości. W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie; jeśli jej objętość wynosi V a masa m, to gęstość substancji wynosi:

Tabela gęstości CIECZ GĘSTOŚĆ (kg/m3) ALKOHOL ETYLOWY 790 BENZYNA 680-750 KWAS SIARKOWY 1834 MLEKO 1300 OLEJ RZEPAKOWY 920 RTĘĆ 13546 WODA(4STOPNI C) 999,473 WODA(20 STOPNI C) 998,099 WODA MORSKA 1025

Badanie gęstości wody POMOCE: Potrzebne będą: waga laboratoryjna, odważniki, menzurka, zlewki, woda przygotowana do badania, woda destylowana. PRZEBIEG: Na wadze w grupie wyznaczono masę zlewki. Następnie do zlewki wlano wodę destylowaną i wyznaczono masę zlewki z wodą. Odczytano objętość wody w zlewce. Korzystając ze wzoru obliczamy gęstość wody.

Wnioski Gęstość wody zależy od jej pochodzenia, rodzaju oraz stanu zanieczyszczenia. Ta z rzek jest zanieczyszczona dlatego jej gęstość jest większa. Woda destylowana ma najmniejszą gęstość znaczy to że jest najczystsza ze wszystkich pozostałych wód badanych w doświadczeniu.

Gęstość substancji niejednorodnych W przypadku substancji niejednorodnych, gęstość nie jest stała w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu z osobna; definiuje się ją jako granicę stosunku masy próbki dm do jej objętości dv przy rozmiarach próbki dążących do zera. Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny – kg/m³. Inne jednostki to m.in. kilogram na litr – kg/l, oraz gram na centymetr sześcienny – g/cm³ (w układzie CGS). Gęstość większości substancji jest zależna od panujących warunków, w szczególności od temperatury i ciśnienia.

Gęstość materii wewnątrz kuli Dla Ziemi będzie to rozkład jednorodny (uśredniony), a np. dla jądra Galaktyki już nie.

Gęstość materii jądrowej Gęstość materii jądrowej, która występuje m.in. w gwiazdach neutronowych wynosi ok. 1014 g/cm3 czyli sto milionów ton na centymetr sześcienny. Najcięższym metalem osiągalnym w "normalnych warunkach" jest osm - jego centymetr sześcienny waży 22,6 gramów. Jak wielki blok trzeba by było odlać z osmu, aby osiągnąć masę stu milionów ton? Byłby to sześcian o boku 164,17 metrów.

Gęstość osmu Dalsze rozważania nad osmem: A ile potrzeba by wody aby zrównoważyć taki ciężar? Sześcian z wody musiałby mieć bok długości 464,19 metrów, czyli prawie pół kilometra. A ilu ludzi by potrzeba? Załóżmy, że jeden człowiek waży 70 kg. Potrzeba by około 1 429 000 000 ludzi. Obiekt bardziej znany - Piramida Cheopsa. Ile piramid zrównoważyłoby masę 1 centymetra sześciennego materii jądrowej? Piramida Cheopsa waży ok. 5 955 000 ton. Czyli potrzeba by było prawie 17 piramid Cheopsa!

Przykładowe porównanie Porównanie rozmiarów sześcianu wody o boku 464 metrów,sześcianu osmu o boku 164 metrów i 17 piramid Cheopsa.

Różne rodzaje gęstości Do wysokiego szklanego naczynia wlej syrop, wodę i olej. Nalewając, strumień cieczy kieruj powoli na wierzch łyżeczki i dopiero z łyżeczki do naczynia, żeby płyny nie zmieszały się ze sobą. Powstaną trzy warstwy, ponieważ każda z cieczy ma inną gęstość. Najgęstszy syrop znajdzie się na dnie, nad nim woda, a na wierzchu olej. Wrzuć do naczynia kilka różnych przedmiotów i zanotuj, w której warstwie cieczy pływa każdy z nich.

Prawo Archimedesa Gęstość względna wody wynosi 1. Ciała o gęstości względnej mniejszej niż 1, takie jak korek, lód oraz większość gatunków drewna, unoszą się na wodzie. Ciała mające gęstość względną większą niż 1, takie jak metal czy kamień, toną. Rzucony na wodę papier pływa przez chwilę, dopóki nie nasiąknie, przez co jego gęstość wzrośnie.

To materia nieemitująca i nieodbijająca światła. Ciemna materia To materia nieemitująca i nieodbijająca światła. Szacunkowy rozkład ciemnej materii (22%) i ciemnej energii (74%) we wszechświecie; "zwykła" materia stanowi około 4% masy wszechświata.

Czarna dziura Obiekt astronomiczny, który tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni (prędkość ucieczki jest większa od prędkości światła).

Najcięższa czarna dziura Astronomowie odkryli niezwykle masywną czarną dziurę w niedalekiej (odległej o 3 miliony lat świetlnych) galaktyce M33. Czarna dziura M33 X-7 jest najcięższą zaobserwowaną czarną dziurą, która powstała w wyniku kolapsu gwiazdy, a jej masa wynosi 15,7 masy Słońca. Oprócz tego, że jest tak masywna, to równie niezwykłe jest to, że wchodzi w skład zaćmieniowego układu podwójnego z olbrzymią gwiazdą, której masa wynosi 70 mas Słońca. Gwiazda ta (towarzysz) przesłania czarną dziurę co 3,5 dnia. Przejdzie ona również w przez stadium supernowej i ostatecznie będzie tworzyć układ podwójny czarnych dziur.

Ewolucja gwiazd

Przyszłe losy Wszechświata W zależności od gęstości rzeczywistej możliwe są trzy warianty przyszłych losów Wszechświata.

Wielki Chłód Jeżeli gęstość materii Wszechświata jest mniejsza od gęstości krytycznej (W<1) wówczas Wszechświat będzie rozszerzał się w sposób nieograniczony, a prędkość ucieczki galaktyk będzie większa od prędkości zerowej. Gwiazdy wypalą się i ostygną, materia zostanie uwięziona w czarnych dziurach, gwiazdach neutronowych i całkowicie już wystygłych) białych karłach. Być może będą się one łączyć w coraz większe czarne dziury. Jeżeli poza nimi zostanie jakakolwiek materia, będzie ona bardzo zimna i rzadka.

Istnienie Wszechświata Jeżeli gęstość materii Wszechświata jest dokładnie równa od gęstości krytycznej (W=1) wówczas Wszechświat będzie co prawda rozszerzał się nieograniczenie, ale prędkość ucieczki galaktyk będzie zmniejsza się do zera.

Wielki skurcz Jeżeli gęstość materii Wszechświata jest większa od gęstości krytycznej (W>1) to rozszerzanie się Wszechświata będzie trwało tylko do pewnego momentu, po którym zacznie się on kurczyć. Materia ponownie skupi się w jednym punkcie osobliwym. Otwartym pozostaje pytanie, czy po skupieniu materii nastąpi kolejny wybuch i historia się powtórzy.

Gęstość materii w przyrodzie Gęstość – jest niezwykle ważną własnością mającą żywotne znaczenie dla całej biosfery. Polega ona na tym, że przy zamarzaniu woda zmniejsza a nie zwiększa swoją gęstość. Przy oziębianiu wody początkowo zachodzi zwykły i naturalny proces w wyniku którego woda staje się coraz gęstsza i żadnych odchyleń od normy nie zaobserwujemy dopóki nie oziębimy wody do temperatury 4oC. Poniżej tej temperatury woda, wbrew wszelkim prawom, staje się lżejsza, a w trakcie dalszego zamarzania obserwujemy powstawanie lodu, który pływa po powierzchni wody. Ta właśnie cecha wody zabezpiecza zbiorniki wodne (jeziora, stawy) przed zamarzaniem do dna podczas surowych zim, umożliwiając tym samym przetrwanie życia w tych zbiornikach.

Gęstość materii w przyrodzie

Literatura – zasoby Internetu http://pl.wikipedia.org/wiki/G%C4%99sto%C5%9B%C4%87 http://www.fizyka.net.pl/index.html?menu_file=astronomia%2Fm_astronomia.html&former_url=http%3A%2F%2Fwww.fizyka.net.pl%2Fastronomia%2Fastronomia_k4.html http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.orokepal.pl/astronomia/materia_jadrowa.jpg&imgrefurl=http://www.orokepal.pl/astronomia/exp001.html&usg=__-Xk6kOwWMuNeg7nOpWgNbyByXjw=&h=317&w=399&sz=19&hl=pl&start=11&um=1&itbs=1&tbnid=N_k4l5sv191CnM:&tbnh=99&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dg%25C4%2599sto%25C5%259B%25C4%2587%2Bmaterii%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DN%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26tbs%3Disch:1 http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.eioba.pl/files/user23/001_01.jpg&imgrefurl=http://www.eioba.pl/a73064/studia_potencjalu_grawitacyjnego&usg=__-4D8OQzrOR7voI7Tv6pUG0Tef_w=&h=252&w=396&sz=26&hl=pl&start=17&um=1&itbs=1&tbnid=i0O2o_7MaearyM:&tbnh=79&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dg%25C4%2599sto%25C5%259B%25C4%2587%2Bmaterii%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DN%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26tbs%3Disch:1 http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://neutrino.fuw.edu.pl/edu_pict/worek_wegla.jpg&imgrefurl=http://neutrino.fuw.edu.pl/book/export/html/140&usg=__BpX8pFXLGPXuv93OuMDq5WyrPPM=&h=600&w=800&sz=142&hl=pl&start=60&um=1&itbs=1&tbnid=7FUBrLrQYCs2AM:&tbnh=107&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dg%25C4%2599sto%25C5%259B%25C4%2587%2Bmaterii%26start%3D40%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DN%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1

http://www. google. pl/imgres. imgurl=http://www. iwiedza http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.iwiedza.net/encyklo/images/g/gestosc.jpg&imgrefurl=http://www.iwiedza.net/encyklo/gleter.html&usg=__RS__uL0wyNfFaSVtSEfVTflI1uk=&h=277&w=402&sz=9&hl=pl&start=82&um=1&itbs=1&tbnid=LZgoruCPuyhfkM:&tbnh=85&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dg%25C4%2599sto%25C5%259B%25C4%2587%2Bmaterii%26start%3D80%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DN%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1 http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://i274.photobucket.com/albums/jj278/paluszczak7/rapid/tapety%25204tys/przyroda.jpg&imgrefurl=http://forum.sat-box.pl/f277/tapety-5943/&usg=__U8In9dLMia5zhhooB7PXkpuqUgE=&h=637&w=721&sz=77&hl=pl&start=13&um=1&itbs=1&tbnid=1zNzz3Dv6MY91M:&tbnh=124&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3Dprzyroda%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26tbs%3Disch:1 http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.eioba.pl/files/user17450/droga.jpg&imgrefurl=http://www.eioba.pl/a120634/krotko_o_kosmosie&usg=__Z5uITxf5TAOZQS0JRmoGqxr8ssE=&h=699&w=1024&sz=209&hl=pl&start=3&um=1&itbs=1&tbnid=nP9Toww_Uf6TnM:&tbnh=102&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dg%25C4%2599sto%25C5%259B%25C4%2587%2Bmaterii%26um%3D1%26hl%3Dpl%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DN%26rls%3Dorg.mozilla:pl:official%26tbs%3Disch:1

Prezentację wykonali: Karolina Kwaśniak – Kwaśniewska Aleksandra Charczuk Zofia Gerjatowicz Zofia Rybacka Mikołaj Noskowicz Pod nadzorem mgr Jolanty Lis Nina Plewa Martyna Franc Jan Namysł Aleksandra Stybaniewicz Marek Żyśko