تظاهر أنك أجنبي هبطت للتو من كوكب بعيد واكتشفت أبناء الأرض وهم يناقشون مفهومًا يسمى جاذبية معينة. إذا كان لديك وصول إلى قاموس Earth نموذجي (وإذا سافرت عدة تريليونات من الأميال للوصول إلى هنا ، فمن المحتمل أنك استغرقت وقتًا لمراجعة اللغات المحلية و الجمارك) وبحثت عن كل كلمة من هذه الكلمات بشكل مستقل ، سيكون من العدل أن تفترض أن لها علاقة بنوع معين من السحب من جسم ضخم.
بدلاً من ذلك ، ستتعلم بسرعة ، المصطلح له علاقة أكبر بالكمية المألوفة المسماة كثافة من الجاذبية ، على الرغم من وجود اتصال غير تافه. السبب في وجود المصطلح حتى في العلوم الفيزيائية على الإطلاق هو بسبب النطاق الهائل لـ تطبيقات هذا المورد السائل الأكثر وفرة وحيوية من أي مورد آخر مياه الأرض.
تحديد الكتلة والحجم
كتلة (مختصر م في معادلات الفيزياء) هي كمية أساسية في الفيزياء تدل على وجود المادة. طريقة واحدة للنظر في المادة هي أن تمتلك القصور الذاتي ؛ والشيء الآخر هو أن الجاذبية تعمل على تسريع الكتل ، ولكن ليس فوتونات عديمة الكتلة ، أو "حزم" من الضوء (فهي تؤدي إلى قليلًا جدًا ، لكن هذا ملحوظ حقًا فقط في محيط الثقوب السوداء ، حيث توجد التأثيرات النسبية مهم). وحدة SI (متري) هي كيلوغرام (كلغ).
مقدار (الخامس) يمثل كمية من الفضاء ثلاثي الأبعاد المغلق بشكل منتظم أو غير منتظم. يعتمد على الوحدة الأساسية للطول ، وهي متر (م). نظرًا لأن ثلاثة أبعاد مطلوبة ، فإن الوحدة القياسية المقابلة للحجم هي متر مكعب (م3).
الكتلة مقابل. وزن
لقد تعلمت للتو أن الجاذبية تؤثر على الجماهير. عندما يحدث هذا ، فإنه يخلق قوة ، والتي يشار إليها على الأرض بالوزن. قيمة تسارع الجاذبية ز على سطح الأرض 9.8 م / ث2لذا فإن كتلة 10 كجم تزن 10 كجم × 9.8 م / ث2 = 98 كجم م / ث2. هذه الوحدة تسمى أ نيوتن (ن).
عندما تزن شيئًا ما ، فإنه يُرجع رقمًا بالجنيه أو الكيلوجرامات ، والذي تركيز وحدات الوزن. في الواقع ، المقياس هو القياس وزن العدد المعروض من الكيلوجرامات على الأرض ولكن يخبرك بالنتيجة بشكل جماعي. وهذا يعني أن التمييز بين الكتلة والوزن يتم أخذه في الاعتبار في بناء مقاييس الأرض اليومية.
الكثافة والثقل النوعي
كثافة (دلالة بواسطة ρ، الحرف اليوناني rho) هو ببساطة حجم مقسم على الكتلة ، مع الوحدات المقابلة. بالرموز:
ρ = \ فارك {m} {الخامس}
الأهم من ذلك ، تم اختيار وحدة الكتلة في الأصل لتتوافق مع المقدار الذي يمتلكه حجم 1 لتر (1000 مل ، أو ما يعادله ، 1000 سم مكعب) من الماء. لاحظ أن 1 لتر هو فقط 1/1000 من متر3، لذلك فإن الوحدة الأخيرة ، على الرغم من أنها "قياسية" ، لا تُستخدم كثيرًا في التجارب المعملية. وهكذا فإن 1 كجم من الماء = "بالضبط" 1 لتر من الحجم.
المشكلة في ذلك هي أن كثافة الماء تتقلب قليلاً عبر نطاق درجات الحرارة بين التجمد والغليان ، لذا فإن هذه القيمة في الواقع ليست ثابتة وهي فقط عالية ما يقرب من 1.000.
الكثافة لتحويل الثقل النوعي
الجاذبية النوعية (SG) أبسط بكثير مما توقعته أنت وأصدقاؤك الفضائيون: إنها مجرد نسبة كثافة جسم معين إلى كثافة الماء عند درجة حرارة معينة. الجاذبية النوعية ليس لها وحدات. تكمن فائدتها في حقيقة أن كثافة بعض الأجسام تتغير مع تغير درجة الحرارة بطريقة مختلفة عن كثافة الماء ، لذا فإن استخدام SG يسمح بعامل تصحيح صغير.
مثال: لنفترض أن لديك عينة من الحديد بكثافة مدرجة تبلغ 7850 كجم / م3. ما هي الثقل النوعي للحديد في بيئة أين ρماء = 997 كجم / م3?
لحل هذه المشكلة ، ما عليك سوى تقسيم 7،850 كجم / م3 بنسبة 997 كجم / م3 لتأخذ، لتمتلك:
\ start {align} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {align}
بالمقابل ، إذا كنت بحاجة إلى آلة حاسبة للجاذبية النوعية للكثافة ، يمكنك فقط ضرب الجاذبية النوعية في كثافة الماء عند درجة الحرارة المناسبة. والآن ، إذا طُلب منك يومًا ما حساب الكثافة من الجاذبية النوعية ، فإن رحلتك بين المجرات كانت تستحق العناء!