Obsah
- Hmotnosť verzus hmotnosť
- Jednotky pre hmotnosť a hmotnosť
- Hmotnosť: Sila kvôli gravitácii
- Newtonov zákon o pohybe
- Gravitačná versus inerciálna omša
Hmotnosť a hmotnosť sa dajú ľahko zameniť. Rozdiel je viac ako niečo, čo trápi študentov, ktorí si robia domáce úlohy - je to v popredí vedy. Deti to môžu pochopiť tým, že prechádzate cez jednotky a diskutujete o gravitácii, odkiaľ pochádza hmota a ako pôsobí hmota a váha v rôznych situáciách.
Hmotnosť verzus hmotnosť
Dôležitým rozdielom medzi hmotnosťou a hmotnosťou je to, že hmotnosť je sila, zatiaľ čo hmotnosť nie. Hmotnosť sa špecificky vzťahuje na gravitačnú silu aplikovanú na objekt. Hmota odráža množstvo hmoty (t. J. Elektróny, protóny a neutróny), ktoré objekt obsahuje. Môžeme umiestniť mierku na mesiac a vážiť predmet. Hmotnosť sa bude líšiť, pretože sila gravitácie je rôzna. Ale hmotnosť bude rovnaká.
Jednotky pre hmotnosť a hmotnosť
V Spojených štátoch merajú váhy pre domácnosť a komerčné váhy v librách, čo je miera sily, zatiaľ čo v takmer každej inej krajine na svete váhy merajú v metrických jednotkách, ako sú napríklad gramy alebo kilogramy (1 000 gramov). Aj keď by ste mohli povedať, že niečo „váži“ 10 kilogramov, v skutočnosti hovoríte o jeho hmotnosti, nie o hmotnosti. Vo vede sa hmotnosť meria v Newtonoch, jednotke sily, ale to sa nepoužíva v každodennom živote.
Hmotnosť: Sila kvôli gravitácii
Hmotnosť je sila, s ktorou gravitácia pôsobí na predmet. Na prepočet medzi hmotnosťou a hmotnosťou sa použije hodnota gravitačného zrýchlenia g = 9,81 metra za sekundu na druhú. Ak chcete vypočítať hmotnosť, W, v Newtonoch vynásobte hmotnosť, m, v kilogramoch krát g: W = mg. Ak chcete získať hmotnosť od hmotnosti, delte hmotnosť na g: m = W / g. Metrická stupnica používa túto rovnicu, aby vám dala hmotnosť, aj keď vnútorné pôsobenie stupnice reaguje na silu.
U detí je užitočné hovoriť o váhe na inej planéte, mesiaci alebo asteroide. Hodnota g je iná, ale princíp je rovnaký. Vzorce sa však vzťahujú iba na povrch, kde sa gravitačné zrýchlenie s umiestnením príliš nemení. Ďaleko od povrchu musíte použiť Newtonov vzorec pre gravitačnú silu medzi dvoma vzdialenými objektmi. Avšak túto silu nehovoríme ako o váhe.
Newtonov zákon o pohybe
Prvý Newtonov zákon o pohybe uvádza, že objekty v pokoji majú tendenciu zostať v pokoji, zatiaľ čo objekty v pohybe majú tendenciu zostať v pohybe. Newtonov druhý zákon hovorí, že zrýchlenie, a, objektu sa rovná čistej sile na neho F, vydelenej hmotnosťou: a = F / m. Zrýchlenie je zmena pohybu, takže na zmenu stavu pohybu objektu použijete silu. Zotrvačnosť alebo hmotnosť objektu odoláva zmene.
Gravitačná versus inerciálna omša
Pretože zrýchlenie je vlastnosťou pohybu, nezáleží na tom, môžete ju zmerať bez obáv zo sily alebo hmotnosti. Predpokladajme, že na objekt pôsobíte známou mechanickou silou, zmerajte jeho zrýchlenie a z tohto vypočítajte jeho hmotnosť. Toto je zotrvačná hmotnosť objektu. Potom usporiadate situáciu, v ktorej je jedinou silou na objekt gravitácia, a znova zmerajte jeho zrýchlenie a vypočítajte jeho hmotnosť. Toto sa nazýva gravitačné množstvo objektu. Fyzici dlho premýšľali, či sú gravitačné a zotrvačné hmoty skutočne rovnaké. Myšlienka, že sú totožné, sa nazýva princíp ekvivalencie a má dôležité dôsledky pre fyzikálne zákony. Fyzici robili stovky rokov citlivé experimenty, aby otestovali princíp ekvivalencie.Od roku 2008 to najlepšie experimenty potvrdili na jednu časť z 10 biliónov.