Berpura-pura bahwa Anda adalah alien yang baru saja mendarat di sini dari planet yang jauh dan menemukan Earthlings mendiskusikan konsep yang disebut berat jenis. Jika Anda memiliki akses ke kamus Earth biasa (dan jika Anda melakukan perjalanan triliunan mil untuk sampai ke sini, Anda mungkin meluangkan waktu untuk meninjau bahasa lokal dan kebiasaan) dan mencari setiap kata ini secara independen, akan adil bagi Anda untuk menganggap itu ada hubungannya dengan jenis tarikan tertentu dari objek besar.
Sebaliknya, Anda akan segera belajar, istilah tersebut jauh lebih berkaitan dengan kuantitas akrab yang disebut massa jenis daripada hubungannya dengan gravitasi, meskipun ada koneksi non-sepele. Alasan istilah itu bahkan ada dalam ilmu fisika adalah karena jangkauan yang sangat besar dari aplikasi dari satu sumber daya cair yang lebih banyak dan lebih vital daripada yang lain di Bumi: air.
Massa dan Volume Ditentukan
Massa (disingkat saya dalam persamaan fisika) adalah besaran fundamental dalam fisika yang menunjukkan keberadaan materi. Salah satu cara untuk mempertimbangkan materi adalah yang memiliki inersia; lainnya adalah bahwa gravitasi bertindak untuk mempercepat massa, tetapi bukan foton tak bermassa, atau "paket" cahaya (ia melakukan a sedikit, tapi ini hanya benar-benar terlihat di sekitar lubang hitam, di mana efek relativistiknya penting). Satuan SI (metrik) adalah
kilogram (kg).Volume (V) mewakili kuantitas ruang tiga dimensi tertutup dalam bentuk beraturan atau tidak beraturan. Ini didasarkan pada satuan dasar panjang, meteran (m). Karena tiga dimensi diperlukan, satuan standar volume yang sesuai adalah meter kubik (m3).
Massa vs. Bobot
Anda baru saja belajar bahwa gravitasi mempengaruhi massa. Ketika ini terjadi, itu menciptakan kekuatan, yang di Bumi disebut sebagai berat. Nilai percepatan gravitasi g di permukaan bumi adalah 9,8 m/s2, jadi massa 10 kg akan memiliki berat 10 kg × 9,8 m/s2 = 98 kg m/s2. Satuan ini disebut newton (N).
Saat Anda menimbang suatu benda, ia mengembalikan angka dalam pound atau kilogram, yang mewakili satuan berat. Pada kenyataannya, skala sedang mengukur berat dari jumlah kilogram yang ditampilkan di Bumi tapi memberitahu Anda hasilnya sebagai massa. Artinya, perbedaan massa-vs-berat diperhitungkan dalam konstruksi skala Bumi sehari-hari.
Kepadatan dan Gravitasi Spesifik
Massa jenis (dilambangkan dengan ρ, huruf Yunani rho) hanyalah volume dibagi massa, dengan unit yang sesuai. Dalam simbol:
= \frac{m}{V}
Yang penting, satuan massa awalnya dipilih untuk menyesuaikan dengan berapa banyak yang dimiliki oleh volume 1 L (1.000 mL, atau setara, 1.000 sentimeter kubik) air. Perhatikan bahwa 1 L hanya 1/1000 m3, jadi unit terakhir, sementara "standar," tidak sering digunakan dalam eksperimen laboratorium. Jadi 1 kg air = "persis" 1 L volume.
Masalah dengan ini adalah bahwa kerapatan air sedikit berfluktuasi di kisaran suhu antara titik beku dan titik didih, sehingga nilai ini sebenarnya tidak konstan dan hanya sangat mendekati 1.000.
Konversi Densitas ke Gravitasi Spesifik
Gravitasi spesifik (SG) jauh lebih sederhana daripada yang Anda dan teman alien Anda harapkan: Ini hanya rasio kerapatan objek tertentu dengan kerapatan air pada suhu tertentu. Berat jenis tidak memiliki satuan. Kegunaannya terletak pada kenyataan bahwa kerapatan beberapa benda berubah dengan suhu dengan cara yang berbeda dari air, jadi menggunakan SG memungkinkan faktor koreksi kecil.
Contoh: Katakanlah Anda memiliki sampel besi, yang memiliki massa jenis 7.850 kg/m3. Berapa berat jenis besi dalam lingkungan di mana? ρair = 997 kg/m3?
Untuk menyelesaikannya, Anda cukup membagi 7.850 kg/m3 sebesar 997 kg/m3 mendapatkan:
\begin{aligned} SG &= \frac{7850 \text{ kg/m}^3}{997 \text{ kg/m}^3} \\ &= 7873 \end{aligned}
Sebaliknya, jika Anda membutuhkan kalkulator berat jenis ke massa jenis, Anda cukup mengalikan berat jenis dengan massa jenis air pada suhu yang relevan. Jadi sekarang, jika Anda pernah diminta untuk menghitung kepadatan dari gravitasi spesifik, perjalanan intergalaksi Anda tidak sia-sia!