Робіть вигляд, що ви інопланетянин, який щойно прилетів сюди з далекої планети і виявив землян, обговорюючи концепцію під назвою питома вага. Якщо у вас був доступ до типового словника Землі (і якщо ви проїхали багато трильйонів миль, щоб дістатися сюди, ви, мабуть, знайшли час, щоб переглянути місцеві мови та звичаї) і розглянув кожне з цих слів самостійно, було б справедливо з вашої точки зору припустити, що це пов’язано з певним видом витягування масивного об’єкта.
Натомість, ви швидко дізнаєтесь, термін набагато більше пов’язаний із знайомою величиною, яку називають щільність ніж це стосується гравітації, хоча існує нетривіальний зв'язок. Причина, що цей термін взагалі існує у фізичній науці, полягає у величезному діапазоні застосування цього одного рідкого ресурсу, який є одночасно і більш багатим, і життєво важливим, ніж будь-який інший Земля: вода.
Визначено масу та обсяг
Маса (скорочено м у фізичних рівняннях) - фундаментальна величина у фізиці, яка позначає існування речовини. Один із способів розглянути матерію - це те, що має інерцію; інший полягає в тому, що сила тяжіння діє для прискорення мас, але не безмасових фотонів або "пакетів" світла (це робить крихітний шматочок, але це дійсно помітно лише поблизу чорних дір, де є релятивістські ефекти важливо). Одиницею SI (метрична) є
кілограм (кг).Гучність (V) являє собою кількість замкнутого тривимірного простору в регулярній або неправильній формі. Він базується на основній одиниці довжини, метр (м). Оскільки потрібні три розміри, відповідною стандартною одиницею обсягу є метри в кубах (м3).
Маса проти Вага
Ви щойно дізналися, що гравітація впливає на маси. Коли це трапляється, це створює силу, яку на Землі називають вагою. Значення прискорення сили тяжіння g на поверхні Землі становить 9,8 м / с2, тож маса 10 кг мала б вагу 10 кг × 9,8 м / с2 = 98 кг м / с2. Ця одиниця називається a Ньютон (N).
Коли ви зважуєте предмет, він повертає число у фунтах або кілограмах, яке представляють вагові одиниці. Насправді масштаб вимірювальний вага відображеної кількості кілограмів на Землі але повідомляючи вам результат як масу. Тобто, відмінність маси від ваги враховується при побудові повсякденних земних ваг.
Щільність та питома вага
Щільність (позначається ρ, грецька буква rho) - це просто маса, розділена на масу, з відповідними одиницями. У символах:
ρ = \ frac {м} {V}
Важливо, що одиниця маси спочатку була обрана відповідно до того, якою її частиною володів об’єм 1 л (1000 мл, або еквівалентно 1000 кубічних сантиметрів) води. Зауважте, що 1 л - це лише 1/1000 м3, тому останній блок, хоча і є «стандартним», не часто використовується в лабораторних експериментах. Таким чином, 1 кг води = "точно" 1 л об'єму.
Проблема цього полягає в тому, що щільність води дещо коливається в межах діапазону температури між замерзанням та кип’ятінням, тому насправді це значення не є постійним і лише дуже близько 1.000.
Перетворення щільності в питому вагу
Питома вага (SG) набагато простіший, ніж очікували ви та ваші чужі друзі: це просто відношення щільності даного об’єкта до щільності води при певній температурі. Питома вага не має одиниць. Його корисність полягає в тому, що щільність деяких об'єктів змінюється з температурою по-іншому, ніж вода, тому використання SG забезпечує малий поправочний коефіцієнт.
Приклад: Скажімо, у вас є зразок заліза, що має перераховану щільність 7850 кг / м3. Яка питома вага заліза в середовищі де ρводи = 997 кг / м3?
Для вирішення ви просто розділите 7850 кг / м3 на 997 кг / м3 отримати:
\ begin {align} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {align}
І навпаки, якщо вам потрібен калькулятор питомої ваги на щільність, ви можете просто помножити питому вагу на щільність води при відповідній температурі. Тож, якщо вас коли-небудь попросять розрахувати щільність за питомою вагою, ваша міжгалактична подорож того коштувала!