Masa i ciężar
W naukach fizycznych masa i ciężar to różne pojęcia. Masa obiektu jest miarą ilości materii zawartej w obiekcie. Waga jest miarą siły działającej na obiekt, spowodowanej przez pole grawitacyjne. Innymi słowy, waga to siła, z jaką grawitacja oddziałuje na obiekt. Oznacza to, że masa obiektu pozostanie na tym samym poziomie, na którym znajduje się on na powierzchni Ziemi, ale jeśli zostanie on przesunięty z równika na biegun północny, jego masa wzrośnie o 0,5% z powodu wzrostu ziemskiego pola grawitacyjnego.
Masę mierzy się w kilogramach lub funtach. Objętość wody o objętości jednego litra ma masę jednego kilograma. Ciężar mierzy się w niutonach, standardowej jednostce siły. Jednokilogramowa masa umieszczona na ławce naciska na nią z siłą prawie dziesięciu niutonów.
Łańcuchy na huśtawce utrzymują cały ciężar dziecka. Gdyby ktoś stanął za nią na dole huśtawki i próbował ją zatrzymać, działałby przeciwko jej bezwładności, która wynika z masy, a nie z ciężaru.
Przegląd
Waga czegoś to wartość mierzona przy powierzchni Ziemi. Niestety, powszechnie używanymi terminami do opisania wagi obiektu są jednostki masy, takie jak kilogramy czy funty. Przez prawie całą historię ludzkości ciężar był mierzony na powierzchni Ziemi. Tutaj ciężar jest proporcjonalny do masy. Obiekty o tej samej masie mają tę samą wagę. Obiekt o masie dwa razy większej od innego będzie miał również dwa razy większą wagę. W związku z tym powszechną praktyką jest używanie dwóch słów: masa i ciężar, tak jakby oznaczały to samo, oraz używanie kilogramów lub funtów jako jednostek zarówno masy, jak i ciężaru. Używanie tych samych terminów do opisu i pomiaru dwóch różnych właściwości doprowadziło do mylenia tych dwóch właściwości, masy i ciężaru. Masa i ciężar to nie to samo.
Ogólnie rzecz biorąc, masa odnosi się do tego, jak "ciężkie" jest coś. Jednakże masa jest tak naprawdę właściwością inercyjną; to znaczy tendencją obiektu do utrzymywania stałej prędkości, chyba że działa na niego siła zewnętrzna. Zgodnie z drugim prawem ruchu Newtona, wyrażonym wzorem, obiekt o masie m równej jednemu kilogramowi będzie przyspieszał z prędkością a równą jednemu metrowi na sekundę na sekundę (około jednej dziesiątej przyspieszenia wynikającego z grawitacji Ziemi), gdy zadziała na niego siła F równa jednemu niutonowi.
Odczuwanie różnicy
Różnicę między ciężarem a masą można odczuć zawieszając przedmiot o masie ponad dziesięciu kilogramów na linie o długości dwóch lub więcej metrów. Jeśli osoba popchnie jednym palcem do góry spód przedmiotu, poczuje jego ciężar. Jeśli osoba popchnie palcem na chwilę bok zawieszonego przedmiotu, poczuje jego masę. (Ważne jest, aby nie naciskać na boki na tyle daleko, aby obiekt zaczął się podnosić).
Pytania i odpowiedzi
P: Jaka jest różnica między masą a wagą?
O: Masa jest miarą ilości materii w obiekcie, podczas gdy ciężar jest miarą siły działającej na obiekt spowodowanej grawitacją.
P: Co to jest masa?
O: Masa to siła, z jaką grawitacja działa na obiekt.
P: Czy masa obiektu zmieni się, jeśli zostanie on przeniesiony z równika na biegun północny?
O: Nie, masa obiektu pozostanie taka sama.
P: Czy masa obiektu zmieni się, jeśli zostanie on przeniesiony z równika na biegun północny?
O: Tak, masa obiektu wzrośnie o 0,5% ze względu na wzrost ziemskiego pola grawitacyjnego.
P: Jakie jednostki są używane do pomiaru masy?
O: Masę mierzy się w kilogramach lub funtach.
P: Jaka jest masa jednego litra wody?
O: Masa jednego litra wody wynosi jeden kilogram.
P: Jakie jednostki są używane do pomiaru masy?
O: Masa jest mierzona w niutonach, które są standardową jednostką siły.
