Imaginez que vous êtes un extraterrestre qui vient d'atterrir ici d'une planète lointaine et qui a découvert des Terriens discutant d'un concept appelé gravité spécifique. Si vous aviez accès à un dictionnaire typique de la Terre (et si vous avez parcouru plusieurs milliers de milliards de kilomètres pour arriver ici, vous avez probablement pris le temps de revoir les langues locales et douanes) et recherché chacun de ces mots indépendamment, il serait juste de votre part de supposer qu'il a quelque chose à voir avec un type particulier d'attraction d'un objet massif.
Au lieu de cela, vous apprendrez rapidement que le terme a bien plus à voir avec la quantité familière appelée densité qu'il ne le fait avec la gravité, bien qu'il y ait un lien non trivial. La raison pour laquelle le terme existe même dans la science physique est à cause de l'énorme gamme de applications de cette seule ressource liquide qui est à la fois plus abondante et plus vitale que toute autre sur L'eau de terre.
Masse et volume définis
Masse (abrégé m dans les équations de la physique) est une quantité fondamentale en physique qui dénote l'existence de la matière. Une façon de considérer la matière est qu'elle possède de l'inertie; une autre est que la gravité agit pour accélérer les masses, mais pas les photons sans masse, ou les "paquets" de lumière (elle fait un un tout petit peu, mais cela n'est vraiment perceptible qu'à proximité des trous noirs, où les effets relativistes sont important). L'unité SI (métrique) est la kilogramme (kg).
Le volume (V) représente une quantité d'espace tridimensionnel fermé de forme régulière ou irrégulière. Il est basé sur l'unité fondamentale de longueur, la mètre (m). Étant donné que trois dimensions sont requises, l'unité de volume standard correspondante est le mètre cube (m3).
Masse contre Poids
Vous venez d'apprendre que la gravité affecte les masses. Lorsque cela se produit, cela crée une force, qui sur Terre est appelée poids. La valeur de l'accélération de la pesanteur g à la surface de la Terre est de 9,8 m/s2, donc une masse de 10 kg aurait un poids de 10 kg × 9,8 m/s2 = 98 kg m/s2. Cette unité est appelée un newton (N).
Lorsque vous pesez un objet, il renvoie un nombre en livres ou en kilogrammes, qui représenter unités de poids. En réalité, l'échelle mesure le poids du nombre de kilogrammes affiché sur Terre mais en vous disant le résultat sous forme de masse. C'est-à-dire que la distinction masse-poids est prise en compte dans la construction des échelles terrestres quotidiennes.
Densité et gravité spécifique
Densité (désigné par ρ, la lettre grecque rho) est simplement un volume divisé en masse, avec les unités correspondantes. En symboles :
= \frac{m}{V}
Il est important de noter que l'unité de masse a été choisie à l'origine pour correspondre à la quantité d'eau possédée par un volume de 1 L (1 000 ml, ou de manière équivalente, 1 000 centimètres cubes) d'eau. Notez que 1 L n'est que 1/1000ème de m3, de sorte que cette dernière unité, bien que "standard", n'est pas fréquemment utilisée dans les expériences de laboratoire. Donc 1 kg d'eau = "exactement" 1 L de volume.
Le problème avec ceci est que la densité de l'eau fluctue légèrement à travers la gamme de températures entre le gel et l'ébullition, donc cette valeur n'est en fait pas constante et n'est que très près de 1.000.
Conversion de la densité en gravité spécifique
La gravité spécifique (SG) est beaucoup plus simple que ce que vous et vos amis extraterrestres attendiez: c'est juste le rapport de la densité d'un objet donné à la densité de l'eau à une température précise. La gravité spécifique n'a pas d'unités. Son utilité réside dans le fait que la densité de certains objets change avec la température d'une manière différente de celle de l'eau, donc l'utilisation de SG permet un petit facteur de correction.
Exemple: Supposons que vous ayez un échantillon de fer, qui a une densité répertoriée de 7 850 kg/m3. Quelle est la gravité spécifique du fer dans un environnement où ρl'eau = 997 kg/m3?
Pour résoudre, il suffit de diviser 7 850 kg/m3 de 997 kg/m3 pour obtenir:
\begin{aligned} SG &= \frac{7850 \text{ kg/m}^3}{997 \text{ kg/m}^3} \\ &= 7873 \end{aligned}
Inversement, si vous avez besoin d'un calculateur de densité en densité, vous pouvez simplement multiplier la densité par la densité de l'eau à la température appropriée. Alors maintenant, si jamais on vous demande de calculer la densité à partir de la gravité spécifique, votre voyage intergalactique en valait la peine !