الجاذبية النوعية: عندما لا تكون الجاذبية بحد ذاتها كافية

الجاذبية النوعية للمادة هي نسبة لها كثافة إلى مادة مرجعية محددة. هذه النسبة هي عدد نقي ، لا تحتوي على وحدات.

إذا كانت نسبة الجاذبية النوعية لمادة معينة أقل من 1 ، فهذا يعني أن المادة ستطفو في المادة المرجعية. عندما تكون نسبة الثقل النوعي لمادة معينة أكبر من 1 ، فهذا يعني أن المادة ستغرق في المادة المرجعية.

ويرتبط هذا بمفهوم الطفو. يطفو جبل الجليد في المحيط (كما في الصورة) لأن جاذبيته النوعية فيما يتعلق بالمياه أقل من 1.

هذا الارتفاع مقابل ظاهرة الغرق هي السبب في تطبيق مصطلح "الجاذبية النوعية" ، على الرغم من أن الجاذبية نفسها لا تلعب دورًا مهمًا في هذه العملية. حتى في اختلاف جوهري مجال الجاذبية، علاقات الكثافة لن تتغير. لهذا السبب ، سيكون من الأفضل تطبيق مصطلح "الكثافة النسبية" بين مادتين ، ولكن لأسباب تاريخية ، ظل مصطلح "الجاذبية النوعية" عالقًا.

بالنسبة للسوائل ، تكون المادة المرجعية عادة الماء بكثافة 1.00 × 10³ كجم / م³ عند 4 درجات مئوية (درجة حرارة الماء الأكثر كثافة) ، تُستخدم لتحديد ما إذا كان السائل سيغرق أو يطفو في الماء أم لا. في الواجبات المنزلية ، يفترض عادة أن تكون هذه هي المادة المرجعية عند العمل مع السوائل.

بالنسبة للغازات ، تكون المادة المرجعية عادة هواء طبيعي في درجة حرارة الغرفة ، والتي تبلغ كثافتها حوالي 1.20 كجم / م³. في الواجبات المنزلية ، إذا لم يتم تحديد المادة المرجعية لمشكلة جاذبية معينة ، فمن الآمن عادةً افتراض أنك تستخدم هذا كمادتك المرجعية.

الجاذبية النوعية (SG) هي نسبة كثافة المادة موضع الاهتمام (ρ_أنا) لكثافة المادة المرجعية (ρ_ص). (ملحوظة: الرمز اليوناني روه ، ρ، يستخدم عادة لتمثيل الكثافة.) يمكن تحديد ذلك باستخدام الصيغة التالية:

SG = ρ_أنا ÷ ρ_ص = ρ_أنا / ρ_ص

الآن ، مع الأخذ في الاعتبار أن الكثافة محسوبة من كتلة والحجم من خلال المعادلة ρ = م/الخامس، هذا يعني أنه إذا أخذت مادتين من نفس الحجم ، يمكن إعادة كتابة SG كنسبة من كتلتها الفردية:

SG = ρ_أنا / ρ_ص

SG = م_أنا/الخامس / م_ص/الخامس

SG = م_أنا / م_ص

ومنذ الوزن دبليو = ملغ، يؤدي إلى صيغة مكتوبة كنسبة من الأوزان:

SG = م_أنا / م_ص

SG = م_أناز / م_صز

SG = دبليو_أنا / دبليو_ص

من المهم أن نتذكر أن هذه المعادلة تعمل فقط مع افتراضنا السابق أن حجم الاثنين المواد متساوية ، لذلك عندما نتحدث عن أوزان المادتين في هذه المعادلة الأخيرة ، فهو الوزن من أحجام متساوية من المادتين.

لذا إذا أردنا معرفة الثقل النوعي للإيثانول في الماء ، ونعرف وزن واحد غالون من الماء ، ثم نحتاج إلى معرفة وزن غالون واحد من الإيثانول لإكمال عملية حسابية. أو ، بالتناوب ، إذا عرفنا الثقل النوعي للإيثانول في الماء ، وعرفنا وزن غالون واحد من الماء ، يمكننا استخدام هذه الصيغة الأخيرة للعثور على وزن غالون واحد من الإيثانول. (ومعرفة ذلك ، يمكننا استخدامه للعثور على وزن حجم آخر من الإيثانول عن طريق التحويل. هذه هي أنواع الحيل التي قد تجدها بين مشاكل الواجب المنزلي التي تتضمن هذه المفاهيم.)

الجاذبية النوعية هي مفهوم يظهر في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، خاصة من حيث صلته بديناميكيات السوائل. على سبيل المثال ، إذا كنت قد أخذت سيارتك للخدمة وأظهر لك الميكانيكي كيف تطفو الكرات البلاستيكية الصغيرة في سائل ناقل الحركة ، فقد رأيت ثقلًا محددًا أثناء العمل.

اعتمادًا على التطبيق المحدد المعني ، قد تستخدم هذه الصناعات المفهوم مع مادة مرجعية مختلفة عن الماء أو الهواء. تطبق الافتراضات السابقة فقط على الواجبات المنزلية. عندما تعمل على مشروع حقيقي ، يجب أن تعرف على وجه اليقين ما هي جاذبيتك الخاصة فيما يتعلق بها ، ولا يجب عليك وضع افتراضات حوله.