Удельный вес и плотность одно и тоже

Сегодня рассмотрим удельный вес и его отличие от плотности. Здесь показан способ получения этой характеристики для твердых тел. В статье приводятся самый большой и маленький удельный вес среди благородных металлов, которые сравниваются с аналогичными величинами некоторых важных для современного мира веществ.

Разница между весом и массой

Для начала стоит обсудить разницу, которая в быту совершенно не важна. Но если вы решаете физические задачи про движение тел в пространстве, не связанном с поверхностью планеты Земля, то различия, которые мы приведем, весьма существенны. Итак, опишем, в чем разница между весом и массой.

Определение веса

Вес имеет смысл только в поле тяжести, то есть вблизи крупных объектов. Другими словами, если человек находится в зоне притяжения звезды, планеты, крупного спутника или приличных размеров астероида, то весом называется та сила, которую оказывает тело на препятствие между ним и источником гравитации в неподвижной системе отсчета. Эта величина измеряется в ньютонах. Представьте, что в космосе висит звезда, на каком-то расстоянии от неё находится каменная плита, а на плите лежит железный шарик. Вот с какой силой он давит на препятствие, таким и будет вес.

Как известно, гравитация зависит от расстояния и массы притягивающего объекта. То есть если шарик лежит далеко от тяжелой звезды или близко к небольшой и относительно легкой планете, то действовать на плиту он будет одинаково. А вот на разных расстояниях от источника гравитации сила сопротивления одного и того же объекта будет разной. Что это значит? Если человек передвигается в пределах одного города, то ничего. Но если речь идет об альпинисте или подводнике, то пусть он знает: глубоко под океаном, ближе к ядру, объекты имеют больший вес, чем на уровне моря, а высоко в горах – меньший. Однако в пределах нашей планеты (к слову сказать, не самой большой даже в Солнечной системе) разница не такая существенная. Она становится заметной при выходе в открытый космос, за пределы атмосферы.

Определение массы

Масса же тесно связана с инерцией. Если углубляться, то она определяет, какое гравитационное поле создает тело. Эта физическая величина является одной из самых фундаментальных характеристик. Зависит она только от вещества при не релятивистских (то есть близких к световой) скоростях. В отличие от веса, масса не зависит от расстояния до другого объекта, она определяет силу взаимодействия с ним.

Также значение массы объекта инвариантно к системе, в которой определяется. Измеряется в таких величинах, как килограмм, тонна, фунт (не путать с футом) и даже стоун (что по-английски значит «камень»). Все зависит от того, в какой стране человек живет.

Определение удельного веса

Теперь, когда читатель разобрался в этой важной разнице между двумя похожими понятиями и не путает их между собой, мы перейдем к тому, что такое удельный вес. Этим термином обозначается отношение веса вещества к его объему. В универсальной системе СИ обозначается как ньютон на метр кубический. Заметьте, в определении говорится о веществе, которое упоминается либо в чисто теоретическом (как правило, химическом) аспекте, либо применительно к однородным телам.

Читайте также:  Плазморез отзывы какой лучше

В некоторых задачах, решаемых в специфических областях физического знания, удельный вес считается как следующее соотношение: насколько исследуемое вещество тяжелее, чем вода четырех градусов Цельсия при равных объемах. Как правило, эта примерная и относительная величина используется в науках, связанных, скорее, с биологией или геологией. Этот вывод исходит из того, что указанная температура – средняя в океане по планете. По-другому удельный вес, определяемый вторым способом, может называться относительной плотностью.

Разница между удельным весом и плотностью

Соотношение, которым определяется эта величина, легко спутать с плотностью, так как это масса, деленная на объем. Однако вес, как мы уже выяснили, зависит от расстояния до источника гравитации и его массы, и эти понятия различны. При этом необходимо отметить, что в определенных условиях, а именно при невысокой (нерелятивистской) скорости, постоянном g и небольших ускорениях, могут численно совпасть плотность и удельный вес. Это означает, что рассчитывая две величины, можно получить для них одинаковое значение. При выполнении вышеназванных условий такое совпадение может привести к мысли, что эти два понятия являются одним и тем же. Это заблуждение опасно вследствие принципиальной разницы между заложенными в их фундамент свойствами.

Измерение удельного веса

Дома получить удельный вес металлов, да и других твердых веществ, сложно. Однако в простейшей лаборатории, оборудованной весами с глубокими чашами, скажем, в школе, это не составит труда. Металлический предмет взвешивается в нормальных условиях – то есть просто на воздухе. Это значение зарегистрируем как х1. Затем ту чашу, в которой лежит предмет, погружают в воду. При этом он теряет по всем известному закону Архимеда вес. Прибор теряет первоначальное положение, коромысло перекашивается. Для уравновешивания добавляется груз. Его величину обозначим х2.

Удельным весом тела будет соотношение х1 к х2. Помимо металлов, удельный вес измеряется для веществ в различных агрегатных состояниях, при неравном давлении, температуре, других характеристиках. Для определения искомой величины применяют методы взвешивания, пикнометра, ареометра. В каждом конкретном случае следует подбирать такие экспериментальные установки, которые учитывают все факторы.

Вещества с наибольшим и наименьшим удельным весом

Помимо чистой математической и физической теории, вызывают интерес своеобразные рекорды. Здесь мы постараемся привести те из элементов химической системы, которые обладают наибольшим и наименьшим зарегистрированным удельным весом. Среди цветных металлов самые «тяжелые» – благородные платина и золото, за ними следует тантал, названный в честь древнегреческого героя. Первые два вещества по удельному весу почти вдвое превышают аналогичные значения следующих за ними серебра, молибдена и свинца. Ну а самым легким среди благородных металлов стал магний, который почти в шесть раз меньше чуть более тяжелого ванадия.

Значения удельного веса некоторых других веществ

Мир современности был бы невозможен без железа и его разнообразных сплавов, и их удельный вес, несомненно, зависит от состава. Его значение варьируется в пределах одной-двух единиц, но в среднем это не самые высокие показатели среди всех веществ. А что же мы можем сказать об алюминии? Как и плотность, удельный вес его очень невысок – всего лишь вдвое больше магния. Это существенное преимущество для строительства высотных зданий, например, или летательных аппаратов, особенно в сочетании с такими его свойствами, как прочность и ковкость.

Читайте также:  Плазменная сварка своими руками из инвертора

А вот медь отличается весьма высоким удельным весом, почти наравне с серебром и свинцом. При этом ее сплавы, бронза и латунь, немного легче за счет других металлов, обладающих меньшим значением обсуждаемой величины. Очень красивый и невероятно дорогой алмаз имеет, скорее, низкое значение удельного веса – всего лишь в три раза больше, чем у магния. Кремний и германий, без которых были бы невозможны современные миниатюрные гаджеты, несмотря на то, что имеют похожие структуры, тем не менее различаются. Удельный вес первого почти вдвое меньше, чем второго, хотя оба на этой шкале относительно легкие вещества.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС — вес единицы объема вещества. В отличие от плотности, удельный вес не является физико химической характеристикой вещества, т. к. зависит от места измерения … Большой Энциклопедический словарь

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС — см. Вес удельный. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС — (g), отношение веса тела Р к его объёму V: g=P/V. У. в. может быть определён и через плотность r в ва: g=gr, где g ускорение свободного падения. У. в. не является однозначной хар кой в ва, т. к. зависит от величины g (следовательно, от геогр.… … Физическая энциклопедия

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС — (g) отношение веса тела P к его объёму V: У. в. может быть определён и через плотность r вещества: где ускорение свободного падения. У. в. не является однозначной характеристикой вещества, т. к. зависит от величины (следовательно, от географич.… … Физическая энциклопедия

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС — (Specific gravity) отношение веса тела к весу пресной воды при +4° С, взятой в том же объеме. Понятие У. В. эквивалентно понятию плотности вещества, т. е. отношения массы тела к его объему. Численно У. В. равен плотности вещества. У. В. платины… … Морской словарь

удельный вес — сущ., кол во синонимов: 2 • значимость (22) • ценность (26) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

удельный вес — Отношение веса минерала к весу равного объёма воды при температуре 4 °C. [Англо русский геммологический словарь. Красноярск, КрасБерри. 2007.] Тематики геммология и ювелирное производство EN specific gravity … Справочник технического переводчика

удельный вес — вес единицы объёма вещества. В отличие от плотности удельный вес не является физико химической характеристикой вещества, так как зависит от места измерения. * * * УДЕЛЬНЫЙ ВЕС УДЕЛЬНЫЙ ВЕС, вес единицы объема вещества. В отличие от плотности,… … Энциклопедический словарь

удельный вес — кого чего Значимость, ценность, влияние кого , чего л. среди однородных явлений в какой л. сфере деятельности человека, общества. Удельный вес лёгкой промышленности в экономике страны. Удельный вес атомных электростанций в энергетике. Удельный… … Словарь многих выражений

Читайте также:  Сварочный аппарат для ленточных пил асп 1600

Удельный вес — кого, чего. Относительное значение, роль. Здесь (в университете) он узнал свой удельный вес, здесь он встретил горячую симпатию юных друзей (Герцен. Кто виноват?). Среда диктовала ему истину, что слова приобретают удельный вес в зависимости от… … Фразеологический словарь русского литературного языка

Определение и формула удельного веса

Удельным весом называют физическую величину равную весу (P) единицы объема (V) однородного тела. Удельный вес обозначают по-разному, чаще всего встречается буква . Математическая запись определения рассматриваемой нами физической величины выглядит следующим образом:

Подчеркнем, чтовес тела (P) – это сила, которая появляется в результате воздействия тела на опору или подвес, которая возникает в поле сил тяжести.

Так как вес тела, находящегося в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения совпадает с силой тяжести , удельный вес может быть выражен через плотность вещества как:

где g – модуль ускорение свободного падения.

Удельный вес нельзя назвать физико-химической характеристикой вещества, так как он в соответствии с формулой (2) зависит от ускорения свободного падения и, следовательно,связан, например, с географической широтой места измеренияg. Известно, что на поверхности Земли ускорение свободного падения изменяется в пределах: (м/с 2 )

Особое внимание следует обратить на то, что удельный вес – это не тоже самое, что плотность вещества (), точно так же как масса тела не тоже самое, что вес тела. Это очевидно уже из формулы (2).

Единицы измерения удельного веса

Основной единицей измерения удельного веса в системе СИ является: []=Н/м 3

В СГС: []=дин/(см 3 )

1 Н/м 3 =0,1дин/(см 3 )

Примеры решения задач

Задание. Вычислитеудельный вес смеси, если одна компонента смеси жидкостей имела объем V1=50 л и плотность 1=800 кг/м 3 , вторая составная часть была объемом V2=55 л и плотностью 2=1000 кг/м 3 . Считайте, что результирующий объем смеси равен сумме объемов смешиваемых компонент. Ускорение свободного падения принять равным g=9,8 м/с 2 .

Решение. Найдем массы компонент смеси (m1,m2), для этого применим формулу:

Соответственно (1.1) получим:

Переведем объемы веществ из условий задачи в единицы системы СИ, получим: V1=50 л=0,05 м 3 , V2=55 л=0,055 м 3 . Рассчитаем массы:

(кг)

(кг)

Найдем суммарный объем смеси (V):

(м 3 )

Определим, какова масса смеси:

(кг)

Найдём плотность смеси:

(кг/м 3 )

Удельный вес смеси найдем, применяя формулу:

Вычислим :

(Н/м 3 )

Ответ. (Н/м 3 )

Задание. Каков удельный вес однородного куска стали ( =7,8•10 8 кг/м 3 ), который находится в кабине космического корабля, совершающего мягкую посадку на Луну? Корабль движется равнозамедленно и вертикально по отношению к поверхности планеты (a=8,38 м/с 2 ), Ускорение свободного падения около поверхности Луны принять равным gL=1,62 м/с 2 .

Решение. Сделаем рисунок.

Запишем второй закон Ньютона, для сил, действующих на тело, рассматриваемое в задаче:

Запишем проекцию уравнения (2.1) на ось Y:

Выразим модуль веса тела из формулы (2.2), получим:

Удельный все тела вычислим применяя его определение:

Подставим в выражение (2.4) найденный вес тела (2.3):

Все данные в условиях задачи приведены в единицах системы СИ, проведем вычисления:

(Н/м 3 )

Ответ. (Н/м 3 )

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector