Teeskentele, että olet ulkomaalainen, joka juuri laskeutui tänne kaukaiselta planeetalta ja löysi maapallon keskustelevan kutsutusta käsitteestä tietty painovoima. Jos sinulla olisi pääsy tyypilliseen Earth-sanakirjaan (ja jos matkustat monta biljoonaa mailia päästäksesi tänne, käytit todennäköisesti aikaa tarkistaa paikalliset kielet ja tapoja) ja etsinyt jokaista näistä sanoista itsenäisesti, olisi oikeudenmukaista, että olettaa, että sillä on jotain tekemistä tietynlaisen massiivisen esineen vetämisen kanssa.
Sen sijaan opit nopeasti, termillä on paljon enemmän tekemistä tunnetun määrän kanssa tiheys kuin se liittyy painovoimaan, vaikka yhteys ei ole triviaali. Syy siihen, miksi termi edes esiintyy fysiikassa, johtuu niiden valtavasta valikoimasta yhden nestemäisen resurssin sovelluksia, jotka ovat sekä runsaampia että elintärkeämpiä kuin mikään muu Maa: vesi.
Massa ja tilavuus määritelty
Massa (lyhennetty m fysiikan yhtälöissä) on fysiikan perusmäärä, joka merkitsee aineen olemassaoloa. Yksi tapa harkita ainetta on se, että hänellä on inertia; toinen on, että painovoima kiihdyttää massoja, mutta ei massattomia fotoneja tai "valopaketteja" (se pieni, mutta tämä on todella havaittavissa vain mustien aukkojen läheisyydessä, missä relativistiset vaikutukset ovat tärkeä). SI (metrinen) yksikkö on
Äänenvoimakkuus (V) edustaa määrää suljettua kolmiulotteista tilaa säännöllisessä tai epäsäännöllisessä muodossa. Se perustuu pituuden perusyksikköön metri (m). Koska vaaditaan kolme ulottuvuutta, vastaava tilavuusyksikkö on metriä kuutioina (m3).
Massa vs. Paino
Opit juuri, että painovoima vaikuttaa massaan. Kun näin tapahtuu, se luo voiman, jota maapallolla kutsutaan painoksi. Painovoiman kiihtyvyyden arvo g maan pinnalla on 9,8 m / s2, joten 10 kg: n massan paino olisi 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Tätä yksikköä kutsutaan a newton (N).
Kun punnitset kohteen, se palauttaa numeron kiloina tai kilogrammoina, mikä edustaa painoyksiköt. Todellisuudessa asteikko mittaa näytetyn maapallon kilogrammien määrän paino mutta kerro sinulle tulos joukkona. Toisin sanoen massa-paino-ero otetaan huomioon jokapäiväisten maapallon asteikoiden rakentamisessa.
Tiheys ja ominaispaino
Tiheys (merkitty ρ, kreikkalainen kirjain rho) on yksinkertaisesti massaan jaettu tilavuus vastaavilla yksiköillä. Symboleina:
ρ = \ frac {m} {V}
Tärkeää on, että massayksikkö valittiin alun perin vastaamaan sitä, kuinka paljon siitä oli 1 litran (1000 ml tai vastaavasti 1000 kuutiosenttimetriä) vettä. Huomaa, että 1 L on vain 1/1 000 m3, joten jälkimmäistä yksikköä, vaikka se on "vakio", ei käytetä usein laboratoriotesteissä. Siten 1 kg vettä = "täsmälleen" 1 litra tilavuutta.
Tämän ongelmana on, että veden tiheys vaihtelee hieman eri alueilla lämpötilat jäätymisen ja kiehumisen välillä, joten tämä arvo ei itse asiassa ole vakio ja on vain hyvin lähes 1.000.
Tiheys ominaispainon muunnokselle
Ominaispaino (SG) on paljon yksinkertaisempi kuin sinä ja ulkomaalaiset ystäväsi odottavat: Se on vain tietyn kohteen tiheyden suhde veden tiheyteen tietyssä lämpötilassa. Ominaispainolla ei ole yksiköitä. Sen hyödyllisyys on siinä, että joidenkin esineiden tiheys muuttuu lämpötilan mukaan eri tavalla kuin vedellä, joten SG: n käyttö sallii pienen korjauskertoimen.
Esimerkki: Oletetaan, että sinulla on rautanäyte, jonka tiheys on 7850 kg / m3. Mikä on raudan ominaispaino ympäristössä, jossa ρvettä = 997 kg / m3?
Voit ratkaista ongelman jakamalla vain 7850 kg / m3 997 kg / m3 saada:
\ begin {tasattu} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {tasattu}
Vastaavasti, jos tarvitset tiheyslaskurin ominaispainon, voit vain kertoa ominaispaino veden tiheydellä kyseisessä lämpötilassa. Joten nyt, jos sinua koskaan pyydetään laskemaan tiheys ominaispainosta, intergalaktinen matkasi oli sen arvoinen!