मास बनाम। वजन: क्या अंतर है और यह क्यों मायने रखता है

अपने वजन को देखने वाले लोग दावा कर सकते हैं कि तराजू झूठ नहीं बोलते, लेकिन वे एक व्यक्ति को जो बताते हैं, वह कम से कम एक मिथ्या नाम है। वजन, भौतिकी के संदर्भ में, वास्तव में एक हैबल: द्रव्यमान पर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल। बल का SI मात्रक न्यूटन (N) है। दूसरी ओर, द्रव्यमान किसी वस्तु में पदार्थ की मात्रा का माप है। द्रव्यमान का SI मात्रक किलोग्राम (kg) है।

तो अपने वजन की मांग करने वाले व्यक्ति को वास्तव में किस पैमाने को प्रदर्शित करना चाहिए, इसका मूल्य हैन्यूटन. समझदार भौतिकी के छात्रों के लिए जो इसे स्वयं अनुमानित करना चाहते हैं; हालांकि, निम्नलिखित काम करता है: बस उस किलोग्राम को गुणा करें जो स्केल 10 से देता है (या पाउंड 4.5 से)।

संक्षेप में, द्रव्यमान और भार के बीच मुख्य अंतर यह है कि द्रव्यमान है aमौलिक संपत्तिकिसी वस्तु का और भार नहीं है। द्रव्यमान तब तक नहीं बदलता है जब तक कोई वस्तु स्थित नहीं होती है जब तक कि पदार्थ जोड़ा या घटाया नहीं जाता है। पृथ्वी, चंद्रमा और अंतरिक्ष के बीच में 2,300 किलोग्राम का हाथी 2,300 किलोग्राम का होता है।

दूसरी ओर, भार स्थान पर निर्भर करता है क्योंकि द्रव्यमान पर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल विभिन्न स्थानों में भिन्न होता है। एक 2,300 किलो के हाथी के पास a. है

द्रव्यमान और भार के बीच एक और महत्वपूर्ण अंतर जो उनकी परिभाषाओं से निकलता है वह यह है कि द्रव्यमान एक हैअदिशमान, क्योंकि किलोग्राम में मान के साथ कोई दिशा संबद्ध नहीं है, जबकि भार एक बल हैवेक्टर।किसी वस्तु का भार हमेशा उसी तरह निर्देशित होता है जैसे गुरुत्वाकर्षण उस पर खींचता है।

द्रव्यमान तकनीकी रूप से किसी वस्तु की जड़ता या गति के प्रतिरोध का एक मात्रात्मक माप है। कोई वस्तु जितनी अधिक विशाल होती है, उस पर कार्य करने वाली शक्तियों का प्रभाव उतना ही कम होता है।

किसी भी बल की तरह, गुरुत्वाकर्षण बल समीकरण का उपयोग करके वजन की गणना की जा सकती है:

कहा पेजीपृथ्वी की सतह के पास गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है:जी =9.8 मी/से². ग्रह पर कहीं भी गिराई गई कोई भी वस्तु पृथ्वी के केंद्र की ओर लगातार बढ़ती दर से गिरती है: पिछले सेकंड की तुलना में प्रत्येक सेकंड में 9.8 मीटर / सेकंड तेज।

यह सूत्र बताता है कि क्यों किलो में द्रव्यमान को 10 से गुणा करना (या एलबीएस में 4.5 से, पहली बार किलो की एसआई इकाई में परिवर्तित होने के लिए) एक व्यक्ति के "वास्तविक" वजन का त्वरित अनुमान देता है।

ब्रह्मांड में कहीं और, का मूल्यजीअलग है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण एक बड़े पिंड के स्थानीय गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का परिणाम है। उदाहरण के लिए, छोटे ग्रह बुध पर,जीकेवल 3.7 मी/से. है². क्योंकि यह केवल ३८ प्रतिशत percent के बारे में हैजीपृथ्वी पर, बुध पर जो कुछ भी है उसका वजन पृथ्वी पर उसके द्वारा किए गए वजन का केवल 38 प्रतिशत है।

एक सख्त परिभाषा के रूप में, एक ही गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में किसी वस्तु का वजन नहीं बदलता है। लिफ्ट में व्यक्ति चाहे ऊपर जा रहा हो या नीचे, वहीजीउसी को तेज कर रहा हैम, तोह फिरएफ_{ग्रेवी}, या वजन, समान होगा।

वास्तव में, के मूल्य में छोटे अंतर हैंजीएक बड़े पिंड के चारों ओर विभिन्न स्थानों पर, जैसे कि पृथ्वी पर उत्तरी ध्रुव बनाम भूमध्य रेखा पर, या आंतरिक रूप से सूर्य की सतह पर। लेकिन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में हर जगह के लिए एक स्थिर मान का अनुमान लगाना आमतौर पर भौतिकी के छात्रों के लिए पर्याप्त होता है।

उस ने कहा, चौकस लिफ्ट सवारों ने देखा होगा कि वे कभी-कभीमहसूस करसवारी में विभिन्न बिंदुओं पर सामान्य से भारी या हल्का। जो अपनेस्पष्ट​ ​तौलबदल रहे हैं क्योंकि उनके शरीर में जड़ता है, या वे अपनी गति में परिवर्तन का विरोध करते हैं।

जब एक लिफ्ट उठने लगती है, तो उनके शरीर स्थिर होते हैं और ऊपर की ओर गति का विरोध करते हैं, जिससे वे एक पल के लिए भारी महसूस करते हैं जब तक कि वे चलने के लिए समायोजित नहीं हो जाते। उस क्षण के लिए विपरीत होता है जब लिफ्ट नीचे उतरने लगती है। हालांकि, किसी भी बिंदु पर व्यक्ति का नहीं कियावास्तविक वजनपरिवर्तन।

लिफ्ट के ऊपर और नीचे जाने वाले समान लोगों के लिए पैमाने के पढ़ने के बारे में क्या? यहाँ फिर से, पैमाना झूठ लग सकता है, लेकिन इस बार केवल एक मिथ्या नाम के साथ नहीं।

पैमाना को मापने के द्वारा संचालित होता हैकुल बलउस पर अभिनय। जब यह अभी भी बाथरूम के फर्श पर होता है, तो पैमाने पर पूरा शुद्ध बल गुरुत्वाकर्षण बल से होता है जो पैमाने पर खड़े शरीर को नीचे की ओर खींचता है। लेकिन एक परत्वरित लिफ्ट,जब लिफ्ट तेज या धीमी होने लगती है, तो पैमाने पर द्रव्यमान का कुल त्वरण सिर्फ से नहीं होता हैजीलेकिन लिफ्ट की गति से भी।

यदि लिफ्ट की विपरीत दिशा में ऊपर की ओर गति कर रही हैजी, शुद्ध त्वरण. से थोड़ा छोटा होगाजी, जिसके परिणामस्वरूप थोड़ा छोटा शुद्ध बल होता है (चूंकिएफ_जाल = माऔर यह मानते हुए कि लिफ्ट का त्वरण परिमाण में छोटा हैजी). इसलिए पैमाना प्रदर्शित करेगा aछोटी संख्याजब से यह अभी भी है। इसके विपरीत, नीचे की ओर गति करते समय, होता हैअतिरिक्त त्वरणकम हैजी,जिसके परिणामस्वरूप पैमाने पर एक बड़ा शुद्ध बल होता है, और यह प्रदर्शित करेगा aबड़ी संख्या​.

ध्यान दें कि यह हैकेवल तभी सच है जब लिफ्ट तेज हो रही हो. एक स्थिर वेग से ऊपर या नीचे (जिसकी अधिकांश यात्री उम्मीद कर सकते हैं!), शुद्ध त्वरण और इस प्रकार शुद्ध बल उस पैमाने से भिन्न नहीं होता है जो बाथरूम के फर्श पर नहीं चल रहा है।

तुरंत "वजन कम" करने का एक और आसान तरीका यह है कि पैमाने को फर्श पर सपाट करने के बजाय झुकाव पर रखा जाए। पैमाने पर बलों का एक मुक्त-शरीर आरेख बनाना, और यह समझना कि स्केल कैसे काम करता है, यह बताता है कि यह सच क्यों है।

फिर से, स्केल उस पर नीचे की ओर अभिनय करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को स्केल में दर्ज करके काम करता है। गुरुत्वाकर्षण बल हमेशा पृथ्वी के केंद्र की ओर निर्देशित होता है। जब पैमाना बाथरूम के फर्श पर सपाट होता है, तो यह सीधे नीचे की ओर 90 डिग्री पर होता है।

जब स्केल झुका हुआ होता है, उदाहरण के लिए 20 डिग्री पर रैंप पर बैठना, गुरुत्वाकर्षण बल हैअब पैमाने के लंबवत नहीं है. गुरुत्वाकर्षण बल को इसके घटकों में हल करने से पता चलता है किलंबवत घटक,वह जो सीधे पैमाने में जाता है और इस प्रकार पैमाने के पढ़ने के स्रोत के रूप में कार्य करता है, हैगुरुत्वाकर्षण के कुल बल से छोटा. इस प्रकार, पैमाना a. प्रदर्शित करता हैछोटी संख्याजब फर्श पर फ्लैट की तुलना में झुका हुआ हो।

द्रव्यमान और वजननहीं हैं भौतिकी में विनिमेय! कई समीकरण और अवधारणाएं किसी वस्तु के द्रव्यमान या कई वस्तुओं के द्रव्यमान पर निर्भर करती हैं। न्यूटोनियन भौतिकी स्थितियों में वजन केवल एक उपयोगी अवधारणा है, जैसे यहां वर्णित स्थितियों में बलों का विश्लेषण करना।