Pretvarajte se da ste izvanzemaljac koji je upravo sletio ovdje s dalekog planeta i otkrio Zemljane raspravljajući o konceptu tzv. specifična gravitacija. Ako ste imali pristup tipičnom rječniku Zemlje (i ako ste putovali mnogo bilijuna milja da biste stigli ovamo, vjerojatno biste odvojili vrijeme za pregled lokalnih jezika i običaji) i pogledali svaku od ovih riječi neovisno, bilo bi pošteno od vas pretpostaviti da to ima neke veze s određenom vrstom povlačenja masivnog predmeta.
Umjesto toga, brzo biste naučili, taj izraz ima puno više veze s poznatom pozvanom količinom gustoća nego što je to povezano s gravitacijom, iako postoji netrivijalna veza. Razlog zašto taj pojam uopće postoji u fizikalnoj znanosti je zbog ogromnog spektra primjene tog jednog tekućeg resursa koji je obilniji i vitalniji od bilo kojeg drugog Zemlja: voda.
Određena masa i volumen
Masa (skraćeno m u fizikalnim jednadžbama) temeljna je veličina u fizici koja označava postojanje materije. Jedan od načina za razmatranje materije jest onaj koji posjeduje inerciju; druga je da gravitacija djeluje ubrzavajući mase, ali ne bezmasne fotone ili "pakete" svjetlosti (čini sićušno, ali to je stvarno uočljivo samo u blizini crnih rupa, gdje su relativistički učinci važno). Jedinica SI (metrička) je
kilogram (kg).Volumen (V) predstavlja količinu zatvorenog trodimenzionalnog prostora u pravilnom ili nepravilnom obliku. Temelji se na temeljnoj jedinici duljine, metar (m). Budući da su potrebne tri dimenzije, odgovarajuća standardna jedinica volumena je kockasti metar (m3).
Misa vs. Težina
Upravo ste saznali da gravitacija utječe na mase. Kada se to dogodi, stvara silu koja se na Zemlji naziva težinom. Vrijednost ubrzanja gravitacije g na površini Zemlje iznosi 9,8 m / s2, pa bi masa od 10 kg imala težinu od 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Ova se jedinica naziva a Njutn (N).
Kada izvagate predmet, on daje broj u kilogramima ili kilogramima, što predstavljati jedinice težine. U stvarnosti, mjerilo je mjerno težina prikazanog broja kilograma na Zemlji ali govoreći vam rezultat kao masa. Odnosno, razlika mase i težine uračunata je u konstrukciju svakodnevnih zemaljskih vaga.
Gustoća i specifična težina
Gustoća (označeno sa ρ, grčko slovo rho) jednostavno je masa podijeljena s odgovarajućim jedinicama. U simbolima:
ρ = \ frac {m} {V}
Važno je da je jedinica mase izvorno odabrana kako bi odgovarala količini koju je posjedovao volumen od 1 L (1.000 ml, ili ekvivalentno tome, 1.000 kubičnih centimetara) vode. Imajte na umu da je 1 L samo 1/1000 od m3, pa se potonja jedinica, iako "standardna", ne koristi često u laboratorijskim eksperimentima. Dakle, 1 kg vode = "točno" 1 L volumena.
Problem je s tim što gustoća vode malo varira u rasponu od temperature između smrzavanja i ključanja, tako da ta vrijednost zapravo nije konstantna i samo je vrlo velika blizu 1.000.
Pretvorba gustoće u specifičnu gravitaciju
Specifična težina (SG) puno je jednostavnija nego što ste vi i vaši vanzemaljski prijatelji očekivali: to je samo omjer gustoće datog objekta i gustoće vode na određenoj temperaturi. Specifična težina nema jedinica. Njegova korisnost leži u činjenici da se gustoća nekih predmeta mijenja s temperaturom na drugačiji način nego što to čini voda, pa upotreba SG omogućuje mali korekcijski faktor.
Primjer: Recimo da imate uzorak željeza koji ima navedenu gustoću od 7.850 kg / m3. Kolika je specifična težina željeza u okruženju u kojem ρvoda = 997 kg / m3?
Da biste to riješili, samo podijelite 7850 kg / m3 za 997 kg / m3 dobiti:
\ početak {poravnato} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {align}
Suprotno tome, ako vam je potreban kalkulator specifične težine do gustoće, možete samo pomnožiti specifičnu težinu s gustoćom vode na odgovarajućoj temperaturi. Dakle, ako vas ikad zatraže da izračunate gustoću na osnovu specifične težine, vaše se međugalaktičko putovanje isplatilo!