बच्चों के लिए द्रव्यमान और वजन के बीच अंतर

द्रव्यमान और वजन को भ्रमित करना आसान है। अंतर उस चीज़ से अधिक है जो छात्रों को गृहकार्य करने में परेशानी होती है - यह विज्ञान के मामले में सबसे आगे है। आप इकाइयों पर जाकर और गुरुत्वाकर्षण पर चर्चा करके बच्चों को यह समझने में मदद कर सकते हैं कि द्रव्यमान कहाँ से आता है और विभिन्न स्थितियों में द्रव्यमान और भार कैसे कार्य करते हैं।

द्रव्यमान और भार के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि भार एक बल है जबकि द्रव्यमान नहीं है। बच्चों के लिए वजन की एक साधारण परिभाषा है: वजन उस बल को संदर्भित करता है जिस पर गुरुत्वाकर्षण किसी वस्तु पर लागू होता है। बच्चों के लिए एक साधारण द्रव्यमान परिभाषा है: द्रव्यमान पदार्थ की मात्रा (यानी, इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) को दर्शाता है जिसमें एक वस्तु होती है। हम चंद्रमा पर एक पैमाना रख सकते हैं और वहां किसी वस्तु का वजन कर सकते हैं। वजन अलग होगा क्योंकि गुरुत्वाकर्षण की ताकत अलग है। लेकिन द्रव्यमान वही होगा।

बच्चों के लिए कुछ सामूहिक उदाहरणों में विभिन्न मात्रा में मिट्टी शामिल हो सकती है; जैसे-जैसे मिट्टी के टुकड़े हटाये जाते हैं, वस्तु का द्रव्यमान घटता जाता है। द्रव्यमान को मिट्टी की एक और गेंद में जोड़ा जा सकता है, जिससे इसका द्रव्यमान बढ़ जाता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, घरेलू और व्यावसायिक तराजू वजन को पाउंड में मापते हैं, बल का एक उपाय, जबकि में दुनिया के लगभग हर दूसरे देश में, पैमानों की माप मीट्रिक इकाइयों में होती है, जैसे कि ग्राम या किलोग्राम (1,000) ग्राम)। भले ही आप कह सकते हैं कि कुछ "वजन" 10 किलोग्राम है, आप वास्तव में उसके द्रव्यमान के बारे में बात कर रहे हैं, वजन नहीं। विज्ञान में, वजन को बल की इकाई न्यूटन में मापा जाता है, लेकिन इसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में नहीं किया जाता है।

भार वह बल है जिसके साथ गुरुत्वाकर्षण किसी वस्तु पर कार्य करता है। द्रव्यमान और भार के बीच कनवर्ट करने के लिए, आप गुरुत्वाकर्षण त्वरण g = 9.81 मीटर प्रति सेकंड वर्ग के लिए मान का उपयोग करते हैं। वजन की गणना करने के लिए, डब्ल्यू, न्यूटन में, आप द्रव्यमान, मी, किलोग्राम गुणा जी: डब्ल्यू = मिलीग्राम में गुणा करते हैं। वजन से द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए, आप वजन को g: m = W/g से विभाजित करते हैं। एक मीट्रिक पैमाना उस समीकरण का उपयोग आपको एक द्रव्यमान देने के लिए करता है, हालाँकि पैमाने की आंतरिक कार्यप्रणाली बल का जवाब देती है।

बच्चों के साथ, किसी अन्य ग्रह, चंद्रमा या क्षुद्रग्रह पर वजन के बारे में बात करना मददगार होता है। g का मान भिन्न है, लेकिन सिद्धांत समान है। हालांकि, सूत्र केवल सतह के पास लागू होते हैं, जहां गुरुत्वाकर्षण त्वरण स्थान के साथ ज्यादा नहीं बदलता है। सतह से दूर, आपको दो दूर की वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण बल के लिए न्यूटन के सूत्र का उपयोग करने की आवश्यकता है। हालाँकि, हम इस बल को भार के रूप में संदर्भित नहीं करते हैं।

न्यूटन के गति के पहले नियम में कहा गया है कि गतिमान वस्तुएँ गति में रहती हैं, जबकि गतिमान वस्तुएँ गति में रहती हैं। न्यूटन का दूसरा नियम कहता है कि किसी वस्तु का त्वरण, उस पर लगे कुल बल F के बराबर होता है, जिसे उसके द्रव्यमान से विभाजित किया जाता है: a = F/m। त्वरण गति में परिवर्तन है, इसलिए किसी वस्तु की गति की स्थिति को बदलने के लिए आप एक बल लगाते हैं। किसी वस्तु का जड़त्व या द्रव्यमान परिवर्तन का विरोध करता है।

क्योंकि त्वरण गति का गुण है, कोई पदार्थ नहीं, आप बल या द्रव्यमान की चिंता किए बिना इसे माप सकते हैं। मान लीजिए कि आप किसी वस्तु पर एक ज्ञात यांत्रिक बल लगाते हैं, उसके त्वरण को मापते हैं और उसी से उसके द्रव्यमान की गणना करते हैं। यह वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान है। फिर आप एक ऐसी स्थिति की व्यवस्था करते हैं जिसमें वस्तु पर एकमात्र बल गुरुत्वाकर्षण है, और फिर से इसके त्वरण को मापें और इसके द्रव्यमान की गणना करें। इसे वस्तु का गुरुत्वीय द्रव्यमान कहते हैं।

भौतिकविदों ने लंबे समय से सोचा है कि क्या गुरुत्वाकर्षण और जड़त्वीय द्रव्यमान वास्तव में समान हैं। यह विचार कि वे समान हैं, तुल्यता सिद्धांत कहलाते हैं, और भौतिकी के नियमों के लिए महत्वपूर्ण परिणाम हैं। सैकड़ों वर्षों से, भौतिकविदों ने तुल्यता सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए संवेदनशील प्रयोग किए हैं। 2008 तक, सबसे अच्छे प्रयोगों ने इसकी पुष्टि 10 ट्रिलियन में एक भाग के रूप में की थी।