什麼是比重量?
比重量(又稱單位重量),符號為 \(\gamma\),是指物質單位體積所具有的重量。它與密度密切相關,但額外納入了重力的影響:密度 \(\rho\) 衡量的是單位體積的質量,而比重量衡量的則是單位體積所受的力(重量)。其國際單位制(SI)單位為牛頓每立方公尺(N/m³)。本計算器適用於任何流體或固體材料——水、油、水銀、土壤、混凝土皆可——而且因為可以自行調整重力加速度,所以在任何星球上都能適用。
如何使用本計算器
請輸入材料的密度 \(\rho\),單位為公斤每立方公尺(kg/m³),以及當地的重力加速度 \(g\),單位為公尺每平方秒(m/s²)。在地球上,\(g\) 約為 9.80665 m/s²(標準值,已預先填入)。按下計算後,即可得到以 N/m³ 與 kN/m³ 表示的比重量。
公式解析
核心方程式為:
$$\gamma = \rho \cdot g$$其中 \(\rho\) 為密度,單位 kg/m³;\(g\) 為重力加速度,單位 m/s²。將「單位體積的質量」乘以「加速度」,所得即為「單位體積的力」,這正是比重量的物理意義。由於 \(1\ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2 = 1\ \text{N}\),因此計算結果自然會以 N/m³ 為單位呈現。
實際範例
淡水的密度約為 1000 kg/m³。採用地球標準重力 \(g = 9.80665\ \text{m/s}^2\):
$$\gamma = 1000 \times 9.80665 = 9806.65\ \text{N/m}^3 \approx 9.81\ \text{kN/m}^3$$這與大家熟知的水在標準條件下的比重量(約 9.81 kN/m³)相符。
常見問題
比重量和密度是一樣的嗎?不一樣。密度是單位體積的質量(kg/m³);比重量則是單位體積的重量(力,N/m³)。兩者透過重力連結:\(\gamma = \rho g\)。
到了月球,比重量會改變嗎?會。密度維持不變,但由於月球重力約為 1.62 m/s²,因此比重量大約只有地球上的六分之一。
\(g\) 該採用什麼數值?對於地球上大多數工程應用,使用 9.81 m/s²(或標準值 9.80665 m/s²)即可。若需高精度計算,則應採用當地的實際重力值。