الوزن المحدد
الوزن النوعي ، المعروف أيضًا باسم وزن الوحدة (رمزه γ ، الحرف اليوناني غاما )، هو كمية خاصة بالحجم تُعرَّف بأنها الوزن W مقسومًا على حجم V للمادة: وبالمثل، يمكن صياغتها أيضاً على أنها ناتج ضرب الكثافة ، ρ ، وتسارع الجاذبية ، g : وحدة قياسها في النظام الدولي للوحدات (SI) هي نيوتن لكل متر مكعب (N/m³ ) ، وتُعبّر عنها بوحدات أساسية هي كجم⋅م⁻² · ث⁻² . ومن القيم الشائعة الاستخدام الوزن النوعي للماء على سطح الأرض عند درجة حرارة 4 درجات مئوية (39 درجة فهرنهايت) ، والذي يبلغ 9.807 كيلونيوتن لكل متر مكعب أو 62.43 رطل-قوة لكل قدم مكعب . [ 1 ]
مناقشة
تُعرَّف كثافة المادة بأنها الكتلة مقسومة على الحجم، ويُعبَّر عنها عادةً بوحدة كجم/م³ . على عكس الكثافة، فإن الوزن النوعي ليس خاصية ثابتة للمادة، إذ يعتمد على قيمة تسارع الجاذبية الأرضية ، الذي يتغير بتغير الموقع (مثل جاذبية الأرض ). عمليًا، يُفترض غالبًا استخدام الجاذبية القياسية (وهي قيمة ثابتة)، وعادةً ما تُؤخذ على النحو التالي:9.806 65 م/ث 2 .
قد يؤثر الضغط أيضاً على القيم، وذلك تبعاً لمعامل المرونة الحجمية للمادة، ولكن بشكل عام، عند الضغوط المعتدلة، يكون تأثيره أقل أهمية من العوامل الأخرى. [ 2 ]
التطبيقات
ميكانيكا الموائع
في ميكانيكا الموائع ، يُمثل الوزن النوعي القوة التي تُؤثر بها الجاذبية على وحدة حجم من المائع. ولهذا السبب، تُعبر وحداته عن القوة لكل وحدة حجم (مثل نيوتن/م³ أو رطل/قدم³ ) . يُمكن استخدام الوزن النوعي كخاصية مميزة للمائع . [ 2 ]
ميكانيكا التربة
يُستخدم الوزن النوعي غالبًا كخاصية من خصائص التربة لحل مشاكل أعمال الحفر .
في ميكانيكا التربة، قد يشير الوزن النوعي إلى:
- الوزن النوعي للرطوبة
- الوزن النوعي للتربة عندما تحتوي الفراغات الموجودة فيها على كل من الماء والهواء. أين
- γ هو الوزن النوعي الرطب للمادة
- γ w هو الوزن النوعي للماء
- يمثل w نسبة الرطوبة في المادة
- G s هي الكثافة النوعية للمادة الصلبة
- e هي نسبة الفراغات
- الوزن الجاف للوحدة
- الوزن النوعي للتربة عندما تكون جميع فراغاتها مملوءة تمامًا بالهواء، دون وجود ماء. صيغة الوزن النوعي الجاف هي: أين
- γ هو الوزن النوعي الرطب للمادة
- γ d هو الوزن الجاف للوحدة للمادة
- γ w هو الوزن النوعي للماء
- يمثل w نسبة الرطوبة في المادة
- G s هي الكثافة النوعية للمادة الصلبة
- e هي نسبة الفراغات
- الوزن النوعي المشبع
- الوزن النوعي للتربة عندما تكون جميع فراغاتها مملوءة بالماء تمامًا، دون وجود هواء. صيغة الوزن النوعي للتربة المشبعة هي: أين
- γ s هو الوزن النوعي المشبع للمادة
- γ w هو الوزن النوعي للماء
- G s هي الكثافة النوعية للمادة الصلبة
- يمثل e نسبة الفراغات [ 3 ]
- وزن الوحدة المغمورة
- الفرق بين الوزن النوعي للتربة المشبعة والوزن النوعي للماء. [ 4 ] يُستخدم هذا الفرق غالبًا في حساب الإجهاد الفعال في التربة. صيغة الوزن النوعي للتربة المغمورة هي: أين
- γ ′ هو الوزن النوعي للمادة المغمورة
- γ s هو الوزن النوعي المشبع للمادة
- γ w هو الوزن النوعي للماء
الهندسة المدنية والميكانيكية
يمكن استخدام الوزن النوعي في الهندسة المدنية والهندسة الميكانيكية لتحديد وزن الهيكل المصمم لتحمل أحمال معينة مع الحفاظ على سلامته والبقاء ضمن حدود التشوه .
الوزن النوعي للماء
| درجة الحرارة (°مئوية) | الوزن النوعي (كيلو نيوتن/ م³ ) |
|---|---|
| 0 | 9.805 |
| 5 | 9.807 |
| 10 | 9.804 |
| 15 | 9.798 |
| 20 | 9.789 |
| 25 | 9.777 |
| 30 | 9.765 |
| 40 | 9.731 |
| 50 | 9.690 |
| 60 | 9.642 |
| 70 | 9.589 |
| 80 | 9.530 |
| 90 | 9.467 |
| 100 | 9.399 |
| درجة الحرارة (فهرنهايت) | الوزن النوعي (رطل/قدم مكعب ) |
|---|---|
| 32 | 62.42 |
| 40 | 62.43 |
| 50 | 62.41 |
| 60 | 62.37 |
| 70 | 62.30 |
| 80 | 62.22 |
| 90 | 62.11 |
| 100 | 62.00 |
| 110 | 61.86 |
| 120 | 61.71 |
| 130 | 61.55 |
| 140 | 61.38 |
| 150 | 61.20 |
| 160 | 61.00 |
| 170 | 60.80 |
| 180 | 60.58 |
| 190 | 60.36 |
| 200 | 60.12 |
| 212 | 59.83 |
الوزن النوعي للهواء
| درجة الحرارة (°مئوية) | الوزن النوعي (نيوتن/ م³ ) |
|---|---|
| -40 | 14.86 |
| -20 | 13.86 |
| 0 | 12.68 |
| 10 | 12.24 |
| 20 | 11.82 |
| 30 | 11.43 |
| 40 | 11.06 |
| 60 | 10.4 |
| 80 | 9.81 |
| 100 | 9.28 |
| 200 | 7.33 |
| درجة الحرارة (فهرنهايت) | الوزن النوعي (رطل/قدم مكعب ) |
|---|---|
| -40 | |
| -20 | 0.0903 |
| 0 | 0.08637 |
| 10 | 0.08453 |
| 20 | 0.08277 |
| 30 | 0.08108 |
| 40 | 0.07945 |
| 50 | 0.0779 |
| 60 | 0.0764 |
| 70 | 0.07495 |
| 80 | 0.07357 |
| 90 | 0.07223 |
| 100 | 0.07094 |
| 120 | 0.06849 |
| 140 | 0.0662 |
| 160 | 0.06407 |
| 180 | 0.06206 |
| 200 | 0.06018 |
| 250 | 0.05594 |
مراجع
- ↑ المجلس الوطني للممتحنين في الهندسة والمساحة (2005). أساسيات الهندسة - دليل مرجعي (الطبعة السابعة). ISBN 1-932613-00-5.
- 1 2 3 4 5 6 فينيمور، جيه إي (2002). ميكانيكا الموائع مع تطبيقات هندسية . نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN 0-07-243202-0.
- ↑ داس، براجا م. (2007). مبادئ الهندسة الجيوتقنية . كندا: كريس كارسون. ISBN 0-495-07316-4.
- ↑ مجموعة ترانستيك، المحدودة (2012). التعريفات الأساسية ومصطلحات التربة .(تمت مشاهدة الصفحة في 7 ديسمبر 2012)
روابط خارجية
- ميكانيكا التربة
- ميكانيكا الموائع
- الكيمياء الفيزيائية
- الكميات الفيزيائية
- كثافة
- كميات خاصة بالحجم
