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Dichte ist eine weit verbreitete physikalische Eigenschaft von Materie, die technisch als Masse geteilt durch Volumen definiert ist. Ein Federkissen ist weniger dicht als ein Ziegelstein gleicher Größe, da das Volumen gleich ist, aber die Masse des Kissens viel geringer ist als die des Ziegelsteins. Sie haben wahrscheinlich bereits eine der wichtigen praktischen Anwendungen der Dichte angetroffen, vielleicht sogar ohne es zu wissen.
Schiffe und U-Boote
Eine bekannte Anwendung der Dichte ist die Bestimmung, ob ein Objekt auf dem Wasser schwimmt oder nicht. Wenn die Dichte des Objekts geringer ist als die Dichte des Wassers, schwimmt es. Wenn seine Dichte geringer als die von Wasser ist, sinkt es. Schiffe können schwimmen, weil sie Ballasttanks haben, die Luft enthalten. Diese Tanks liefern große Volumina mit geringer Masse, wodurch die Dichte des Schiffes verringert wird. Zusammen mit der Auftriebskraft, die das Wasser auf das Schiff ausübt, ermöglicht diese verringerte Dichte, dass das Schiff schwimmt. Tatsächlich tauchen U-Boote unter die Wasseroberfläche, indem sie ihre Ballasttanks leeren.
Ölpest
Wie Schiffe schwimmt Öl, weil es weniger dicht ist als Wasser, aber im Gegensatz zu Schiffen erfordert Öl keine spezielle Technik. Öl ist von Natur aus weniger dicht als Wasser, weshalb sich sogar Öl- und Essigsalatdressing trennen, wobei das Öl auf dem Essig auf Wasserbasis schwimmt. Ölverschmutzungen sind zwar umweltschädlich, die Fähigkeit des Öls zum Aufschwimmen hilft jedoch bei der Reinigung.
Sanitär-Systeme
Der Flüssigkeitsfluss durch ein Rohr ist eine wichtige Anwendung der Dichte in der Praxis, die durch eine Beziehung bestimmt wird, die als Bernoullis-Gleichung bekannt ist. Die Bernoullis-Gleichung ist eine spezielle Anwendung des Konzepts der Energieerhaltung, und das Ergebnis ist, dass die Dichte des Fluids die Geschwindigkeit, den Druck und sogar die Höhe des Fluids beeinflusst. Wenn alles andere gleich ist, fließt eine Flüssigkeit mit größerer Dichte durch ein Rohr mit einem niedrigeren Druck, einer niedrigeren Geschwindigkeit bzw. einer niedrigeren Höhe. Ingenieure verlassen sich bei der Planung von Dämmen und großen Sanitärprojekten auf die Bernoullis-Gleichung.
Flugzeug Gewichtsverteilung
Die Bernoullis-Gleichung erklärt auch die Flugfähigkeit eines Flugzeugs, obwohl dieses Phänomen in erster Linie auf Druck und Geschwindigkeit und nicht auf Dichte beruht. Dichte spielt jedoch eine zusätzliche Rolle im Flug. Die Gewichtsverteilung an Bord des Flugzeugs ändert sich, wenn die Triebwerke Kraftstoff verbrauchen, sodass die Dichte des Flugzeugs nicht gleichmäßig ist. Dieser Masseverlust führt zu einer Verlagerung des Massenschwerpunkts, und die Piloten müssen während des Flugs Anpassungen vornehmen, um diese Änderungen zu berücksichtigen.