Fa-te ca esti un extraterestru care tocmai a aterizat aici de pe o planeta indepartata si a descoperit pamantenii discutand despre un concept numit gravitație specifică. Dacă ați avut acces la un dicționar tipic al Pământului (și dacă ați parcurs multe trilioane de mile pentru a ajunge aici, probabil că v-ați făcut timp să examinați limbile locale și obiceiuri) și a căutat fiecare dintre aceste cuvinte independent, ar fi corect să presupunem că are ceva de-a face cu un anumit tip de atracție dintr-un obiect masiv.
În schimb, ați învăța rapid, termenul are mult mai mult de-a face cu cantitatea familiară numită densitate decât face cu gravitația, deși există o conexiune non-banală. Motivul pentru care termenul există chiar în știința fizică este din cauza gamei enorme de aplicații ale acelei resurse lichide care este atât mai abundentă, cât și mai vitală decât oricare alta Pământ: apă.
Masă și volum definite
Masa (abreviat m în ecuațiile fizice) este o cantitate fundamentală în fizică care denotă existența materiei. O modalitate de a lua în considerare materia este aceea că posedă inerție; alta este că gravitația acționează pentru a accelera mase, dar nu fotoni fără masă sau „pachete” de lumină (face o un pic mic, dar acest lucru este cu adevărat vizibil doar în vecinătatea găurilor negre, unde sunt efecte relativiste important). Unitatea SI (metrică) este
Volum (V) reprezintă o cantitate de spațiu tridimensional închis în formă regulată sau neregulată. Se bazează pe unitatea fundamentală de lungime, metru (m). Deoarece sunt necesare trei dimensiuni, unitatea standard de volum corespunzătoare este de metri cubi (m3).
Masa vs. Greutate
Tocmai ai aflat că gravitația afectează masele. Când se întâmplă acest lucru, creează o forță, care pe Pământ este denumită greutate. Valoarea accelerației gravitației g la suprafața Pământului este de 9,8 m / s2, deci o masă de 10 kg ar avea o greutate de 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Această unitate se numește a Newton (N).
Când cântăriți un obiect, acesta returnează un număr în kilograme sau kilograme, care reprezinta unități de greutate. În realitate, scara măsoară greutatea numărului de kilograme afișat pe Pământ dar spunându-vă rezultatul ca o masă. Adică, distincția masă vs. greutate este luată în considerare în construcția cântărilor zilnice ale Pământului.
Densitatea și gravitatea specifică
Densitate (notat cu ρ, litera greacă rho) este pur și simplu volum divizat în masă, cu unități corespunzătoare. În simboluri:
ρ = \ frac {m} {V}
Important, unitatea de masă a fost aleasă inițial pentru a corespunde cu cât din ea a fost posedată de un volum de 1 L (1.000 mL, sau echivalent, 1.000 de centimetri cubi) de apă. Rețineți că 1 L este doar 1/1000 dintr-un m3, deci ultima unitate, deși „standard”, nu este utilizată frecvent în experimentele de laborator. Astfel 1 kg de apă = „exact” 1 L de volum.
Problema cu aceasta este că densitatea apei fluctuează ușor în intervalul de temperaturi între îngheț și fierbere, deci această valoare nu este de fapt constantă și este doar foarte mare aproape de 1.000.
Conversia densității la gravitate specifică
Greutatea specifică (SG) este mult mai simplă decât v-ați așteptat dvs. și prietenii străini: este doar raportul dintre densitatea unui obiect dat și densitatea apei la o anumită temperatură. Greutatea specifică nu are unități. Utilitatea sa constă în faptul că densitatea unor obiecte se schimbă cu temperatura într-un mod diferit de cel al apei, astfel încât utilizarea SG permite un factor de corecție mic.
Exemplu: Să presupunem că aveți o probă de fier, care are o densitate listată de 7.850 kg / m3. Care este greutatea specifică a fierului într-un mediu în care ρapă = 997 kg / m3?
Pentru a rezolva, împărțiți doar 7.850 kg / m3 cu 997 kg / m3 a obține:
\ begin {align} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {align}
Dimpotrivă, dacă aveți nevoie de un calculator cu greutate specifică la densitate, puteți înmulți greutatea specifică cu densitatea apei la temperatura relevantă. Deci, acum, dacă vi se cere vreodată să calculați densitatea din greutatea specifică, călătoria dvs. intergalactică a meritat!