Cara Menentukan Gravitasi Spesifik

Mengetahui dengan tepat jumlah zat tertentu yang ada sebagai bagian dari penilaian sifat fisik dan kimia zat itu penting bagi sains. Kuantitas penting – banyak! Anda mungkin berpikir, "Oke, mari kita melewati hal-hal yang sudah jelas" pada saat ini, tetapi pertimbangkan pertanyaan tentang apa arti "jumlah". Jika seseorang bertanya padamuberapa banyak dari Anda di sana?, apa yang akan Anda katakan padanya?

Sebagian besar dari kita mungkin akan menafsirkan pertanyaan ini sebagai "Berapa berat badan Anda?" atau mungkin "Berapa tinggi badanmu?" Namun, ada banyak jawaban yang sama masuk akalnya. Misalnya, berapa banyak volume (katakanlah, dalam liter) yang ditempati tubuh Anda? Berapa banyak atom atau sel individu yang dikandungnya?

Massa adalah salah satu cara untuk melacak "benda" di alam semesta, dan ini mengacu pada seberapa banyak materi yang ada; ini tidak tergantung pada volume, yang hanya menggambarkan jumlah ruang tiga dimensi. Rasio dua kuantitas ini, yang disebut kerapatan, secara alami menarik, seperti sepupu dekat, yang disebut

Pada titik tertentu, seseorang kehabisan kata-kata untuk menggambarkan sebuah konsep, dan begitu pula dengan materi. Salah satu cara untuk memikirkan materi adalah bahwa itu adalah apa pun yang dipengaruhi oleh gravitasi, dan Anda secara teoritis dapat menahan segala jenis materi dengan tangan Anda jika tangan Anda cukup kecil, dan lihat dengan mata kepala sendiri jika Anda memiliki kekuatan supranatural penglihatan.

Materi terdiri dari satu atau lebihelemen, 92 di antaranya terjadi di alam. Unsur tidak dapat dipecah lagi menjadi bagian lain dan masih mempertahankan sifat-sifatnya; satuan lengkap terkecil dari suatu unsur adalahatom. Potongan besar materi dapat terdiri dari triliunan atom dari satu elemen, seperti satu pon emas murni. Lebih sering, unsur-unsur yang berbeda bergabung membentuk senyawa, seperti hidrogen (H) dan oksigen (O) bergabung membentuk air (H₂HAI).

Massa dan berat adalah satuan ukuran yang serupa tetapi berbeda. Massa hanya menggambarkan jumlah materi yang ada terlepas dari faktor eksternal, dan satuan massa SI (Sistem Internasional, atau metrik) adalah kilogram (kg). Dalam masalah fisika yang melibatkan berat jenis, gram (g), yaitu 1/1.000 kilogram, digunakan.

Berat suatu benda tergantung pada gravitasi yang massanya dikenai, dan memiliki satuan gaya, yang dalam sistem SI adalah newton (N). Di Bumi, nilai ini tidak berubah secara nyata, sehingga massa dan berat sering digunakan secara bergantian. Tetapi di bulan, seandainya gravitasi kurang kuat, massa Anda akan sama tetapi berat Anda (massasayakali gravitasig) akan lebih lemah secara proporsional.

Volume mengacu pada jumlah ruang tiga dimensi. Ini adalah panjang kubus, dan satuan SI adalah liter (L). Satu liter diwakili oleh sebuah kubus 10 sentimeter, atau cm (0,1 meter, atau m) di sisinya. Anda mungkin akrab dengan pemilihan volume ini umumnya karena jumlah botol minuman 1 L yang dibuat.

Dengan sendirinya, "volume" hanyalah ruang yang didefinisikan secara matematis, mungkin menunggu untuk ditempati oleh materi, mungkin tidak menunggu. Namun, ketika materi menempati ruang itu, efek yang dihasilkan akan berbeda, ketika jumlah materi yang berbeda ditempatkan ke dalam jumlah ruang yang sama. Anda tahu ini secara intuitif; ketika Anda membawa sekotak kacang dan udara, pekerjaan Anda lebih mudah daripada ketika kotak yang sama menampung pengiriman buku pelajaran beberapa saat sebelumnya.

Rasio antara massa dan volume, atau dikenal sebagai "pembagian massa berdasarkan volume," disebut kerapatan. Tetapi hubungan unik air dengan semua yang disebutkan sejauh ini belum dapat dijelaskan.

Massa jenis tidak memiliki satuannya sendiri dalam fisika, tidak benar-benar membutuhkannya, mengingat ia diturunkan dari satu kuantitas fisik dasar (massa) dan satu mudah diturunkan dari yang lain (volume memiliki satuan pangkat tiga dari cube panjangnya). Biasanya dilambangkan dengan huruf Yunani rho, atau :

Anda dapat melihat bahwa kerapatan memiliki satuan kg/L dalam sistem SI, tetapi dalam masalah fisika, satuan g/mL sering digunakan. (Karena yang terakhir mewakili yang pertama dengan massa dan volume dibagi 1.000, kg/L dan g/mL sebenarnya setara.)

Anda akan menemukan bahwa sebagian besar makhluk hidup dan banyak zat umum yang berpartisipasi dalam reaksi biokimia memiliki kerapatan yang mirip dengan air; ini mengikuti dari fakta bahwa sebagian besar makhluk hidup sebagian besar atau terutama terdiri dari H₂HAI.

Eksplorasi ini telah membuktikan fakta bahwa air ada di mana-mana bukan untuk menghilangkan ketakutan akan kekeringan, tapi karena fisikawan dan ahli kimia telah menemukan cara mudah untuk menjelaskan perubahan kecil dalam densitas itusamajenis materi: Berat jenis, angka tak berdimensi yang hanya merupakan rasio kerapatan fluida itu dengan air – dengan putaran.

Menurut definisi, 1 mL air murni memiliki massa 1 g. Satu liter awalnya dipilih sebagai jumlah air yang memiliki massa tepat 1 kg. Masalahnya adalah, seperti yang dipelajari lebih banyak peneliti modern, berat jenis air sebenarnya bervariasi dengan suhu bahkan di rentang kecil setiap hari (lebih lanjut tentang ini nanti). Tetapi meskipun kerapatan air hampir selalu dibulatkan menjadi "persis" 1 untuk keperluan sehari-hari, ini sebenarnya bukan konstanta.

• Perhatikan bahwa kata "gravitasi" dapat membingungkan, karena gravitasi dalam fisika memiliki satuan percepatan dan tidak tergantung pada pembahasan ini.

Sebelum menyelam sepenuhnya ke dalam gravitasi spesifik, demonstrasi pentingnya dan keanggunan kepadatan adalah dalam rangka – prinsip Archimedes. Sederhananya, ini menyatakan bahwa gaya kerja ke atas (apung) yang diberikan pada benda yang direndam dalam cairan (biasanya air) sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda:F_B=w​_f.

Ini menjelaskan mengapa kapal kebanyakan berongga. Bahan yang digunakan untuk membuatnya lebih padat daripada air, artinya jika bahan ini dikompresi, "kapal" akan menggantikan volumenya sendiri di dalam air dan memiliki berat yang cukup untuk membuatnya tenggelam. Tetapi jika volume kapal diperbesar dengan meletakkan lambung berlubang di dasarnya, kepadatan keseluruhan berkurang, dan kapal tetap mengapung.

Alat yang paling sering digunakan untuk menentukan berat jenis suatu fluida ketika nilainya tidak diketahui disebut ahidrometer. Ini datang dalam beberapa bentuk, tetapi konstruksi dasarnya adalah tabung yang ditimbang di bagian bawah sehingga akan tenggelam ke titik tertentu dalam cairan uji, yang terletak di silinder ukur untuk diukur volume.

Dari mengetahui volume fluida yang dipindahkan tabung pemberat dan berat bagian yang terendam, serta suhu ruangan hingga menentukan densitas sebenarnya dari air dalam kondisi ini, densitas dan berat jenis fluida dapat ditentukan dari Archimedes ' prinsip.

Sekilas grafik di Sumber daya mengungkapkan bahwa berat jenis air tetap sangat dekat dengan 1.000 dalam kisaran 0 hingga 10 derajat Celcius, tetapi kemudian menurun pada tingkat yang kurang lebih konstan menjadi sekitar 0,960 saat suhu mendekati titik didih air 100 C Ketika zat-zat seperti obat-obatan sering diukur dan disiapkan dalam mikrogram, sangat penting untuk dapat menjelaskan dalam praktik untuk perbedaan yang tampaknya sepele seperti itu.