Låtsas att du är en utomjording som precis landade här från en avlägsen planet och upptäckte jordarter diskuterar ett begrepp som kallas Specifik gravitation. Om du hade tillgång till en typisk Earth-ordbok (och om du reste många biljoner mil för att komma hit, tog du dig nog att granska de lokala språken och tullar) och letade upp vart och ett av dessa ord oberoende, skulle det vara rättvist av dig att anta att det hade något att göra med en viss typ av drag från ett massivt föremål.
Istället skulle du snabbt lära dig att termen har mycket mer att göra med den bekanta kvantiteten som kallas densitet än det gör med gravitation, även om det finns en icke-trivial koppling. Anledningen till att termen överhuvudtaget existerar inom fysik är på grund av det enorma utbudet av tillämpningar av den ena flytande resursen som är både rikligare och viktigare än någon annan Jorden: vatten.
Mass- och volymdefinierad
Massa (förkortad m i fysikekvationer) är en grundläggande mängd i fysik som betecknar materiens existens. Ett sätt att överväga materia är att det har tröghet; en annan är att tyngdkraften verkar för att påskynda massor, men inte masslösa fotoner eller "paket" av ljus (det gör en lite, men detta märks bara riktigt i närheten av svarta hål, där relativistiska effekter är Viktig). SI-enheten (metrisk) är
kg (kg).Volym (V) representerar en mängd stängt tredimensionellt utrymme i vanlig eller oregelbunden form. Den är baserad på den grundläggande längdenheten, meter (m). Eftersom tre dimensioner krävs är motsvarande standardenhet volym meter kubad (m3).
Mass vs. Vikt
Du lärde dig just att tyngdkraften påverkar massorna. När detta händer skapar det en kraft som på jorden kallas vikt. Värdet av tyngdacceleration g vid jordens yta är 9,8 m / s2, så en massa på 10 kg skulle ha en vikt på 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Enheten kallas a newton (N).
När du väger ett objekt returnerar det ett antal i pund eller kg, vilket representera vikt enheter. I verkligheten mäter skalan vikten på det visade antalet kilo på jorden men berättar resultatet som en massa. Det vill säga skillnaden mellan massa och vikt tas med i konstruktionen av vardagliga jordskalor.
Densitet och specifik tyngdkraft
Densitet (betecknad med ρ, den grekiska bokstaven rho) är helt enkelt massuppdelad volym med motsvarande enheter. I symboler:
ρ = \ frac {m} {V}
Viktigt var att massenheten ursprungligen valdes för att motsvara hur mycket av den som innehades av en volym på 1 liter (1000 ml eller motsvarande 1000 kubikcentimeter) vatten. Observera att 1 L endast är 1/1000 av en m3, så den senare enheten, även om den är "standard", används inte ofta i laboratorieexperiment. Således 1 kg vatten = "exakt" 1 liter volym.
Problemet med detta är att vattentätheten varierar något inom området temperaturer mellan frysning och kokning, så detta värde är faktiskt inte konstant och är bara mycket nära 1.000.
Densitet till specifik gravitationskonvertering
Specifik vikt (SG) är mycket enklare än du och dina främmande vänner förväntade dig: Det är bara förhållandet mellan densiteten för ett visst objekt och densiteten för vatten vid en specifik temperatur. Specifik vikt har inga enheter. Dess användbarhet ligger i det faktum att densiteten hos vissa objekt förändras med temperaturen på ett annat sätt än vad vatten gör, så att använda SG möjliggör en liten korrigeringsfaktor.
Exempel: Anta att du har ett järnprov som har en listad densitet på 7850 kg / m3. Vad är järnets specifika vikt i en miljö där ρvatten = 997 kg / m3?
För att lösa delar du bara 7850 kg / m3 med 997 kg / m3 att få:
\ begin {align} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {aligned}
Omvänt, om du behöver en specifik gravitation till densitetsräknare, kan du bara multiplicera den specifika vikten med densiteten för vatten vid den relevanta temperaturen. Så nu, om du någonsin blir ombedd att beräkna densitet från specifik vikt, var din intergalaktiska resa värt det!