Lat som om du er en fremmed som nettopp landet her fra en fjern planet og oppdaget jordboere som diskuterte et konsept som heter spesifikk tyngdekraft. Hvis du hadde tilgang til en typisk Earth-ordbok (og hvis du reiste mange billioner miles for å komme hit, tok du deg sannsynligvis tid til å gjennomgå de lokale språkene og skikker) og så opp hvert av disse ordene uavhengig, ville det være rettferdig av deg å anta at det hadde noe å gjøre med en bestemt type trekk fra et massivt objekt.
I stedet vil du raskt lære, begrepet har mye mer å gjøre med den kjente mengden som kalles tetthet enn det gjør med tyngdekraften, selv om det er en ikke-triviell sammenheng. Årsaken til at begrepet til og med eksisterer i fysikk i det hele tatt, er på grunn av det enorme spekteret av anvendelser av den ene flytende ressursen som er både rikelig og viktigere enn noen annen Jord: vann.
Masse og volum definert
Masse (forkortet m i fysiske ligninger) er en grunnleggende størrelse i fysikk som betegner eksistensen av materie. En måte å vurdere materie på er at det har treghet; en annen er at tyngdekraften virker for å akselerere masser, men ikke masseløse fotoner, eller "pakker" av lys (det gjør en liten bit, men dette er bare merkbart i nærheten av sorte hull, hvor relativistiske effekter er viktig). SI (metrisk) enhet er
Volum (V) representerer en mengde lukket tredimensjonalt rom i vanlig eller uregelmessig form. Den er basert på den grunnleggende lengdeenheten, meter (m). Siden det kreves tre dimensjoner, er den tilsvarende standard volumenheten meter kubikk (m3).
Masse vs. Vekt
Du har nettopp lært at tyngdekraften påvirker massene. Når dette skjer, skaper det en kraft som på jorden blir referert til som vekt. Verdien av tyngdekraftens akselerasjon g ved jordoverflaten er 9,8 m / s2, så en masse på 10 kg vil ha en vekt på 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Denne enheten kalles a Newton (N).
Når du veier et objekt, returnerer det et tall i pund eller kilo, som representere vekt enheter. I virkeligheten måler skalaen vekten av det viste antall kiloene på jorden men fortelle deg resultatet som en masse. Det vil si at skillet mellom masse og vekt er tatt med i konstruksjonen av hverdagslige jordvekter.
Tetthet og spesifikk tyngdekraft
Tetthet (betegnet med ρ, den greske bokstaven rho) er ganske enkelt massedelt volum, med tilsvarende enheter. I symboler:
ρ = \ frac {m} {V}
Det er viktig at masseenheten opprinnelig ble valgt for å tilsvare hvor mye av den som var i besittelse av et volum på 1 liter vann (1 000 ml, eller tilsvarende 1000 kubikkcentimeter). Merk at 1 L bare er 1/1000 av en m3, så sistnevnte enhet, mens den er "standard", brukes ikke ofte i laboratorieforsøk. Dermed 1 kg vann = "nøyaktig" 1 L volum.
Problemet med dette er at tettheten av vann svinger litt i området temperaturer mellom frysing og koking, så denne verdien er faktisk ikke konstant og er bare veldig nær 1.000.
Tetthet til spesifikk tyngdekonvertering
Spesifikk tyngdekraft (SG) er mye enklere enn du og dine fremmede venner forventet: Det er bare forholdet mellom tettheten til et gitt objekt og tettheten av vann ved en bestemt temperatur. Spesifikk tyngdekraft har ingen enheter. Dens nytte ligger i det faktum at tettheten til noen objekter endrer seg med temperaturen på en annen måte enn vanns, slik at bruk av SG gir en liten korreksjonsfaktor.
Eksempel: Si at du har en prøve av jern som har en listet tetthet på 7850 kg / m3. Hva er jernets egenvekt i et miljø der ρvann = 997 kg / m3?
For å løse deler du bare 7850 kg / m3 med 997 kg / m3 å få:
\ begin {align} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {aligned}
Omvendt, hvis du trenger en spesifikk kalkulator for tyngdekraft til tetthet, kan du bare multiplisere den spesifikke tyngdekraften med tettheten av vann ved den aktuelle temperaturen. Så hvis du noen gang blir bedt om å beregne tetthet fra egenvekt, var din intergalaktiske tur verdt det!