Indhold
- Masse versus vægt
- Enheder til masse og vægt
- Vægt: Kraft på grund af tyngdekraften
- Newtons love of motion
- Tyngdekraft versus inertialmasse
Masse og vægt er let at forveksle. Forskellen er mere end noget, der plager de studerende, der laver hjemmearbejde - det er i forkant af videnskaben. Du kan hjælpe børn med at forstå dette ved at gå over enheder og ved at diskutere tyngdekraften, hvor masse kommer fra, og hvordan masse og vægt fungerer i forskellige situationer.
Masse versus vægt
En vigtig forskel mellem masse og vægt er, at vægt er en kraft, mens masse ikke er. Vægt henviser specifikt til den kraft tyngdekraft, der gælder for et objekt. Masse reflekterer mængden af stof (dvs. elektroner, protoner og neutroner), et objekt indeholder. Vi kan placere en skala på månen og veje en genstand der. Vægten vil være forskellig, fordi tyngdekraften er forskellig. Men massen vil være den samme.
Enheder til masse og vægt
I USA måler husholdnings- og kommercielle skalaer vægt i pund, et mål for styrke, mens i næsten ethvert andet land i verden måler skalaer i metriske enheder, såsom gram eller kilogram (1.000 gram). Selvom du måske kan sige, at noget "vejer" 10 kg, taler du faktisk om dens masse, ikke vægt. I videnskaben måles vægten i Newtons, kraftenheden, men denne bruges ikke i hverdagen.
Vægt: Kraft på grund af tyngdekraften
Vægt er den kraft, som tyngdekraften virker på et objekt med. For at konvertere mellem masse og vægt bruger du værdien til gravitationsacceleration g = 9,81 meter i sekundet i kvadratet. For at beregne vægten W i Newton multiplicerer du massen, m, i kilogram gange g: W = mg. For at få masse fra vægten deler du vægten med g: m = W / g. En metrisk skala bruger denne ligning til at give dig en masse, skønt den indre funktion af skalaen reagerer på kraft.
Med børn er det nyttigt at tale om vægt på en anden planet, månen eller en asteroide. Værdien af g er anderledes, men princippet er det samme. Formlerne gælder dog kun nær overfladen, hvor gravitationsaccelerationen ikke ændrer sig meget med placering. Langt fra overfladen skal du bruge Newtons formel til tyngdekraften mellem to fjerne objekter. Vi betegner dog ikke denne styrke som vægt.
Newtons love of motion
Newtons første bevægelseslov siger, at objekter i hvile har en tendens til at forblive i hvile, mens objekter i bevægelse har en tendens til at forblive i bevægelse. Newtons anden lov siger, at acceleration, a, af et objekt er lig med nettokraften på den, F, divideret med dens masse: a = F / m. En acceleration er en ændring i bevægelse, så for at ændre et objekts bevægelsestilstand anvender du en kraft. Objektets inerti eller masse modstår ændringen.
Tyngdekraft versus inertialmasse
Fordi acceleration er en egenskab af bevægelse, ligegyldigt, kan du måle den uden at bekymre dig om styrke eller masse. Antag, at du anvender en kendt mekanisk kraft på et objekt, måler dens acceleration og beregner dens masse. Dette er objektets inertielle masse. Derefter arrangerer du en situation, hvor den eneste kraft på objektet er tyngdekraften, og måler igen dens acceleration og beregner dens masse. Dette kaldes objektets gravitationsmasse. Fysikere har længe spekuleret på, om gravitations- og inertialmasse virkelig er identiske. Ideen om, at de er identiske, kaldes ækvivalensprincippet og har vigtige konsekvenser for fysikkens love. I hundreder af år har fysikere udført følsomme eksperimenter for at teste ækvivalensprincippet.Fra og med 2008 havde de bedste eksperimenter bekræftet det til en del i 10 billioner.