ความหนาแน่น

หลังจากออกทะเลไปนานหลายสัปดาห์ เรือลำนี้ก็ได้เทียบท่า กัปตันได้สั่ง ให้ทิ้งสมอลงไปในน้ำ เห็นได้ชัดเลยว่า มีบางอย่างผิดปกติ เกี่ยวกับสมอเรืออันนั้น ดูเหมือนมันจะทำจากไม้นะ และไม้ก็ลอยน้ำได้ ซึ่งมันไม่ใช่วัสดุที่เหมาะ ที่จะเอามาทำสมอเรือเลย แต่ถ้าเปลี่ยนจากไม้เป็นเหล็กล่ะก็ สมอเรือก็จะจมดิ่งลงน้ำไป เพื่อรักษาตำแหน่งของเรือให้คงที่ แล้วทำไมสมอที่ทำจากไม้ถึงลอย ในขณะที่สมอที่ทำจากเหล็กจมล่ะ ลองมาดูชิ้นส่วนเล็กๆของพวกมันกัน กล่องไม้นั้นจะลอยอยู่ในน้ำ ในขณะที่กล่องเหล็กกลับจมน้ำไป ถึงแม้ว่าขนาดของพวกสิ่งนั้นจะเท่ากัน แต่มวลของกล่องเหล็กกลับมีมากกว่า ทำให้มันหนักกว่า ทีนี้ลองมาเปรียบเทียบ กับกล่องที่มีขนาดเท่ากันเมื่ออยู่ในน้ำ ขนาดและปริมาตรของไม้จะมีมวลน้อยกว่า ปริมาตรของน้ำ นั่นทำให้มันลอยน้ำได้ กล่องเหล็กนั้นมีมวลมากกว่าน้ำ ในปริมาตรที่เท่ากัน ดังนั้นมันจึงจม การเปรียบเทียบมวลของวัตถุ และปริมาตรจะถูกเรียกว่าความหนาแน่น สมอเรือที่ทำจากไม้และเหล็ก ต่างก็มีปริมาตรเท่ากัน แต่เพราะมวลของกล่องเหล็กมีมากกว่า จึงทำให้ความหนาแน่นมากตามไปด้วย ถ้าต้องการหาความหนาแน่น ก็จะต้องหามวล ของวัตถุ โดยใช้ปริมาตรเป็นเกณฑ์ น้ำหนักของวัตถุนี้เป็นกี่กิโลกรัม ต่อลูกบาศก์เมตรกันนะ เราต้องนำมวลของวัตถุ ไปหารด้วยปริมาตรของมัน โดยจะแทนค่าของความหนาแน่น ด้วยตัวอักษรกรีกที่ชื่อโรว์ ซึ่งเหมือนกับตัว P และเราจะใช้หน่วยของมัน เป็นกิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร นี่คือหน่วยของความหนาแน่นในระบบเอสไอ ซึ่งในหน่วยเอสไอจะใช้หน่วยนี้ กับมวลและปริมาตร ความหนาแน่นจะบอกเราว่า ใน 1 ลูกบาศก์เมตรมีน้ำหนักกี่กิโลกรัม ในวัตถุชิ้นนั้น สิ่งที่ต้องทำเมื่ออยากหาค่า ความหนาแน่นของวัตถุ คือต้องรู้ปริมาตรและมวลของมันก่อน วัตถุใดก็ตามที่มีความหนาแน่น มากกว่าน้ำก็จะจม และวัตถุที่มีความหนาแน่น น้อยกว่าน้ำก็จะลอย มีเรื่องความสมดุลแบบง่ายๆ ที่เราสามารถเอาไปทดสอบ เรื่องที่วัตถุสามารถลอยน้ำได้ โดยการเอาความหนาแน่นของวัตถุ ไปหารด้วยความหนาแน่นของน้ำ ความหนาแน่นของน้ำ จึงเท่ากับ 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นของไม้ เท่ากับ 900 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ซึ่งมันจะทำให้เรารู้ว่าความหนาแน่นของไม้ สัมพันธ์กับความหนาแน่นของน้ำอยู่ นี่คือความหนาแน่นสัมพันธ์ ของไม้ วัตถุที่มีความหนาแน่นสัมพันธ์ ต่ำกว่า 1 ก็จะลอย และวัตถุที่มีความหนาแน่นสัมพันธ์ มากกว่า 1 ก็จะจม ความหนาแน่นสัมพันธ์ของไม้ มีค่าต่ำกว่า 1 จึงทำให้มันลอยน้ำได้ ทีนี้มาลองเปรียบเทียบ ความหนาแน่นสัมพันธ์ของเหล็กบ้าง เหล็กมีความหนาแน่น เท่ากับ 7,900 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นสัมพันธ์ของเหล็ก จึงเท่ากับ 7,900 หารด้วย 1,000 ซึ่งคำตอบจะเท่ากับ 7.9 ความหนาแน่นสัมพันธ์ของเหล็ก มีค่ามากกว่า 1 เหล็กจะจมน้ำ ซึ่งนั่นหมายถึง ความหนาแน่นสัมพันธ์ ก็ถือเป็นอัตตราส่วน จึงทำให้มันไม่มีหน่วย เราสามารถหาค่าความหนาแน่นสัมพันธ์ ของวัตถุทุกชนิดได้ แต่ต้องรู้ความหนาแน่นของมันก่อน ความเข้าใจเรื่องของความหนาแน่นสัมพันธ์ ทำให้วิศวกรสามารถนำไปประยุกต์ใช้ ในการเลือกวัสดุก่อสร้างได้ ถ้าคนที่ทำสมอเรือ รู้วิธีหาค่าความหนาแน่นสัมพันธ์นี้ พวกเขาจะไม่มีวัน เอาไม้มาทำสมอเรือเด็ดขาด ดูเหมือนตอนนี้เรือจะทอดสมอ ได้เรียบร้อยดีแล้วนะ