Předstírej, že jsi mimozemšťan, který sem právě přistál z daleké planety a objevil pozemšťany diskutující o konceptu zvaném specifická gravitace. Pokud jste měli přístup k typickému slovníku Země (a pokud jste se sem dostali mnoho bilionů kilometrů, pravděpodobně jste si našli čas a zkontrolovali místní jazyky a zvyky) a vyhledal každé z těchto slov samostatně, bylo by fér, kdybyste předpokládali, že to má něco společného s určitým druhem tahu z masivního předmětu.
Místo toho byste se rychle naučili, že tento termín má mnohem více společného se známou volanou veličinou hustota než to má co do činění s gravitací, i když existuje netriviální spojení. Důvod, proč tento pojem vůbec existuje ve fyzikální vědě, je kvůli obrovskému rozsahu aplikace tohoto jednoho kapalného zdroje, který je jak hojnější, tak důležitější než kterýkoli jiný Země: voda.
Hmotnost a objem definovány
Hmotnost (zkráceně m ve fyzických rovnicích) je základní veličina ve fyzice, která označuje existenci hmoty. Jeden způsob, jak uvažovat o hmotě, je to, že má setrvačnost; další je, že gravitace působí na urychlení hmot, ale ne bezhmotné fotony nebo „balíčky“ světla (to malý kousek, ale je to patrné jen v blízkosti černých děr, kde jsou relativistické efekty Důležité). SI (metrická) jednotka je
Objem (PROTI) představuje množství uzavřeného trojrozměrného prostoru v pravidelné nebo nepravidelné formě. Je založen na základní jednotce délky, na metr (m). Jelikož jsou požadovány tři rozměry, je odpovídající standardní jednotka objemu metry krychlové (m3).
Hmotnost vs. Hmotnost
Právě jste se dozvěděli, že gravitace ovlivňuje masy. Když k tomu dojde, vytvoří sílu, která se na Zemi označuje jako váha. Hodnota gravitačního zrychlení G na zemském povrchu je 9,8 m / s2, takže hmotnost 10 kg by měla hmotnost 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Tato jednotka se nazývá a Newton (N).
Když vážíte předmět, vrátí číslo v librách nebo kilogramech, které zastupovat jednotky hmotnosti. Ve skutečnosti je měřítko měření hmotnost zobrazeného počtu kilogramů na Zemi ale říci vám výsledek jako hmotu. To znamená, že rozdíl hmotnosti a hmotnosti se promítá do konstrukce každodenních pozemských měřítek.
Hustota a měrná hmotnost
Hustota (označeno ρ, řecké písmeno rho) je jednoduše hmotově dělený objem s odpovídajícími jednotkami. V symbolech:
ρ = \ frac {m} {V}
Důležité je, že jednotka hmotnosti byla původně zvolena tak, aby odpovídala tomu, kolik z ní bylo obsaženo objemem 1 l (1 000 ml, nebo ekvivalentně 1 000 kubických centimetrů) vody. Všimněte si, že 1 L je pouze 1/1 000 m3, takže druhá jednotka, i když je „standardní“, se v laboratorních experimentech často nepoužívá. Tedy 1 kg vody = „přesně“ 1 litr objemu.
Problém je v tom, že hustota vody mírně kolísá v celém rozsahu teploty mezi bodem mrazu a varem, takže tato hodnota není ve skutečnosti konstantní a je pouze velmi vysoká téměř 1 000.
Hustota ke konverzi měrné gravitace
Specifická hmotnost (SG) je mnohem jednodušší, než jste očekávali vy a vaši mimozemští přátelé: je to jen poměr hustoty daného objektu k hustotě vody při určité teplotě. Specifická hmotnost nemá žádné jednotky. Jeho užitečnost spočívá ve skutečnosti, že hustota některých objektů se mění s teplotou jiným způsobem než voda, takže použití SG umožňuje malý korekční faktor.
Příklad: Řekněme, že máte vzorek železa, které má uvedenou hustotu 7 850 kg / m3. Jaká je měrná hmotnost železa v prostředí, kde ρvoda = 997 kg / m3?
K vyřešení stačí rozdělit 7 850 kg / m3 o 997 kg / m3 dostat:
\ begin {zarovnáno} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {zarovnáno}
Naopak, pokud potřebujete kalkulačku specifické hmotnosti k hustotě, stačí vynásobit specifickou hmotnost hustotou vody při příslušné teplotě. Takže pokud jste někdy požádáni o výpočet hustoty ze specifické gravitace, váš mezigalaktický výlet stál za to!