Trọng lượng riêng là gì?
Trọng lượng riêng (hay còn gọi là trọng lượng đơn vị), ký hiệu \(\gamma\), là trọng lượng của một chất tính trên một đơn vị thể tích. Đại lượng này có liên hệ chặt chẽ với khối lượng riêng nhưng có tính đến trọng lực: trong khi khối lượng riêng \(\rho\) cho biết khối lượng trên một đơn vị thể tích, thì trọng lượng riêng lại cho biết lực (trọng lượng) trên một đơn vị thể tích. Đơn vị trong hệ SI là newton trên mét khối (N/m³). Công cụ này dùng được cho mọi chất lỏng hay vật liệu rắn — nước, dầu, thủy ngân, đất, bê tông — và trên bất kỳ hành tinh nào, vì bạn có thể thay đổi giá trị gia tốc trọng trường.
Cách sử dụng công cụ
Nhập khối lượng riêng \(\rho\) của vật liệu theo đơn vị kilôgam trên mét khối (kg/m³) và gia tốc trọng trường \(g\) tại nơi cần tính theo mét trên giây bình phương (m/s²). Trên Trái Đất, \(g\) xấp xỉ 9,80665 m/s² (giá trị tiêu chuẩn, đã được điền sẵn). Nhấn nút tính để nhận ngay kết quả trọng lượng riêng theo cả hai đơn vị N/m³ và kN/m³.
Giải thích công thức
Phương trình cơ bản là:
$$\gamma = \rho \cdot g$$
Trong đó \(\rho\) là khối lượng riêng tính bằng kg/m³ và \(g\) là gia tốc trọng trường tính bằng m/s². Khi nhân khối-lượng-trên-thể-tích với gia tốc, ta thu được lực-trên-thể-tích, và đó chính là ý nghĩa của trọng lượng riêng. Vì \(1\ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2 = 1\ \text{N}\) nên kết quả tự nhiên có đơn vị N/m³.
Ví dụ minh họa
Nước ngọt có khối lượng riêng khoảng 1000 kg/m³. Sử dụng gia tốc trọng trường tiêu chuẩn của Trái Đất \(g = 9,80665\ \text{m/s}^2\):
$$\gamma = 1000 \times 9,80665 = 9806,65\ \text{N/m}^3 \approx 9,81\ \text{kN/m}^3.$$
Kết quả này khớp với giá trị trọng lượng riêng quen thuộc của nước, khoảng 9,81 kN/m³ ở điều kiện tiêu chuẩn.
Câu hỏi thường gặp
Trọng lượng riêng có giống khối lượng riêng không? Không. Khối lượng riêng là khối lượng trên thể tích (kg/m³); còn trọng lượng riêng là trọng lượng (lực) trên thể tích (N/m³). Hai đại lượng này liên hệ với nhau qua trọng lực: \(\gamma = \rho g\).
Trọng lượng riêng có thay đổi trên Mặt Trăng không? Có. Khối lượng riêng vẫn không đổi, nhưng vì gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng chỉ khoảng 1,62 m/s² nên trọng lượng riêng chỉ bằng khoảng một phần sáu giá trị trên Trái Đất.
Nên dùng giá trị \(g\) nào? Với hầu hết các tính toán kỹ thuật trên Trái Đất, dùng 9,81 m/s² (hoặc giá trị tiêu chuẩn 9,80665 m/s²) là phù hợp. Hãy dùng giá trị \(g\) tại địa phương khi cần độ chính xác cao.
