Kaip išspręsti savitąjį svorį

„Savitasis svoris“ yra šiek tiek klaidinantis terminas. Tai mažai susiję su gravitacija, kuri, be abejo, yra būtina fizikos problemų ir taikymo srities sąvoka. Vietoj to jis susijęs su konkrečios medžiagos medžiagos (masės) kiekiu tam tikrame tūryje, prieštarauja bene gyvybiškai svarbiausios ir visur esančios medžiagos, žinomos žmonijai, standarto - vandens.

Nors specifinis svoris aiškiai nenaudoja Žemės svorio vertės (kuri dažnai vadinama jėga, bet iš tikrųjų turi pagreitis fizikoje - 9,8 metrai per sekundę per sekundę planetos paviršiuje), gravitacija yra netiesioginis aspektas, nes „sunkesni“ daiktai turi didesnę savitojo svorio vertes nei „lengvesni“ daiktai. Tačiau ką reiškia net tokie žodžiai kaip „sunkus“ ir „lengvas“ formali prasmė? Na, tam ir skirta fizika.

Pirma, savitasis svoris yra labai glaudžiai susijęs su tankiu, o terminai dažnai vartojami pakaitomis. Kaip ir daugelyje mokslo pasaulio sąvokų, tai paprastai yra priimtina, tačiau atsižvelgiant į tai poveikis, kurį nedideli prasmės ir kiekio pokyčiai gali turėti fiziniame pasaulyje, nėra nereikšmingas skirtumas.

Tankis yra tiesiog masė, padalyta iš tūrio, taškas. Jei jums suteikiama kažko masės vertė ir žinote, kiek vietos ji užima, galite iš karto apskaičiuoti jo tankį. (Net ir čia gali kilti dilgėlių problemų. Atliekant šį skaičiavimą daroma prielaida, kad medžiagos masė ir tūris yra vienodi, todėl jos tankis yra vienodas. Kitu atveju viskas, ką skaičiuojate, yra vidutinis tankis, kuris gali būti netinkamas, atsižvelgiant į iškilusios problemos reikalavimus.)

Žinoma, padeda turėti skaičių, kuris yra prasmingas, kai atliekate skaičiavimus - tą, kuris paprastai naudojamas. Taigi, jei kažko masė yra uncijomis, o tūris - mikrolitrais, tarkime, padalijus masę iš tūrio, kad gautumėte tankį, lieka labai nepatogūs uncijų vienetai už mikrolitrą. Užuot siekę vieno iš bendrųjų vienetų, pvz., G / ml arba gramų mililitre (tai yra tas pats, kas g / cm³arba gramais kubiniame centimetre). Pagal pirminį apibrėžimą, 1 ml gryno vandens masė yra labai, labai artima 1 g, tokia arti, kad vandens tankis kasdieniams tikslams beveik visada suapvalinamas iki „tiksliai“ 1; dėl to g / ml yra ypač patogus vienetas ir jis veikia su savituoju sunkiu.

Medžiagų tankis retai būna pastovus. Tai ypač pasakytina apie skysčius ir dujas (tai yra skysčius), kurie yra jautresni temperatūros pokyčiams nei kietosios medžiagos. Skysčiuose ir dujose taip pat galima pridėti papildomos masės, be tūrio pokyčių taip, kad kietosios medžiagos negalėtų.

Pvz., Vanduo yra skystoje būsenoje nuo 0 iki 100 C. Šylant nuo apatinio šio diapazono galo iki aukštesnio, jis plečiasi. Tai yra, tas pats masės kiekis sunaudoja vis daugiau ir daugiau, kylant temperatūrai. Todėl didėjant temperatūrai vanduo tampa mažiau tankus.

Kitas skysčių tankio pokyčių būdas yra skystyje ištirpusių dalelių, vadinamų ištirpusiomis medžiagomis, pridėjimas. Pavyzdžiui, gėlame vandenyje yra labai mažai druskos (natrio chlorido), tuo tarpu jūros vandenyje jo yra labai daug. Į vandenį įpylus druskos, jo masė padidėja, o jo tūris visais praktiniais tikslais - ne. Tai reiškia, kad jūros vanduo yra tankesnis nei gėlas vanduo, o ypač didelis druskingumas (druskos kiekis) yra jūros vanduo tankesnis nei įprastas jūros vanduo arba jūros vanduo su palyginti nedaug druskos, pavyzdžiui, šalia pagrindinio gėlo vandens žiočių upė.

Šių skirtumų pasekmė yra ta, kad mažiau tankios medžiagos daro mažesnį slėgį žemyn nei tankesnės medžiagos, vanduo dažnai sudaro sluoksnius pagal temperatūros, druskingumo ar kai kuriuos skirtumus derinys. Pavyzdžiui, jau netoli vandens paviršiaus esantis vanduo bus kaitinamas saulės, o ne gilesnis vanduo, paverčiant tą paviršinį vandenį mažiau tankiu ir todėl dar labiau linkusiu išlaikyti vandens sluoksnius apačioje.

Savitojo svorio vienetai yra ne tas pats kaip ir tankiui, kuris yra tūrio vieneto masė. Taip yra todėl, kad savitojo svorio formulė yra šiek tiek kitokia: tai tiriamos medžiagos tankis, padalytas iš vandens tankio. Formaliau kalbant, savitojo svorio lygtis yra tokia:

(medžiagos masė ÷ medžiagos tūris) ÷ (vandens masė ÷ vandens tūris)

Jei ta pati talpykla naudojama vandens ir medžiagos tūriui matuoti, tai šie tūriai gali būti traktuojami kaip vienodi ir išskaičiuoti iš pirmiau pateiktos lygties, paliekant savitojo svorio formulę kaip:

(medžiagos masė ÷ vandens masė)

Kadangi tankis, padalytas iš tankio, ir masė, padalyta iš masės, yra vienetiniai, savitasis svoris taip pat yra vienetas. Tai tiesiog skaičius.

Vandens masė fiksuoto vandens talpykloje kinta priklausomai nuo vandens temperatūros, kuri daugeliu atvejų yra artima kambario, kurioje jis yra, temperatūrai, jei jis kurį laiką sėdi. Prisiminkime, kad vandens tankis mažėja, kai temperatūra plečiasi. Tiksliau, 10 C temperatūros vandens tankis yra 0,9997 g / ml, o 20 C temperatūros - 0,9982 g / ml. 30 C temperatūros vandens tankis yra 0,9956 g / ml. Šie dešimtadalių procentų skirtumai gali atrodyti nereikšmingi, bet kai to norite Norėdami tiksliai nustatyti medžiagos tankį, jūs tikrai turite naudoti specifinį gravitacija.

Konkretus tūris, žymimas v (mažas „v“ ir jo nereikia painioti su greičiu; kontekstas čia turėtų būti naudingas) - tai terminas, vartojamas dujoms ir tai yra dujų tūris, padalytas iš jų masės arba V / m. Tai tik abipusis dujų tankis. Vienetai čia paprastai yra m³/ kg, o ne ml / g, pastarojo yra tai, ko galite tikėtis, turėdami dažniausią tankio vienetą. Kodėl taip gali būti? Gerai apsvarstykite dujų pobūdį: jos yra labai difuzinės, ir surinkti didelę jų masę nėra lengva, nebent pavyktų susidoroti didesniais kiekiais.

Be to, plūdrumo sąvoka yra susijusi su tankiu. Ankstesniame skyriuje buvo pažymėta, kad tankesni objektai daro didesnį spaudimą žemyn, nei daro mažiau tankius objektus. Apskritai tai reiškia, kad į vandenį įdėtas objektas nuskęs, jei jo tankis didesnis nei vandens, bet plūduriuos, jei jo tankis yra mažesnis nei vandens. Kaip paaiškintumėte ledo kubų elgesį, remdamiesi tik tuo, ką skaitėte čia?

Bet kokiu atveju plūduriuojanti jėga yra skysčio jėga į tą skystį panardintą daiktą, kuri atremia gravitacijos jėgą, priverčiančią daiktą skęsti. Kuo tankesnis skystis, tuo didesnę plūduriuojančią jėgą jis paveiks tam tikram objektui, atspindintį mažesnę to objekto nuskendimo tikimybę.