Misa vs. Težina: Koja je razlika i zašto je to važno

Ljudi koji paze na težini mogu tvrditi da vaga ne laže, ali ono što kažu osobi je, u najmanju ruku, pogrešan naziv. Težina, fizički gledano, zapravo jesila: Sila gravitacije koja djeluje na masu. SI jedinica snage je Newton (N). Masa je, s druge strane, mjera za količinu materije u predmetu. SI jedinica jedinice mase je kilogram (kg).

Dakle, ono što bi vaga stvarno trebala pokazati osobi koja traži svoju težinu je vrijednost uNewtoni. Za pronicljive studente fizike koji to žele približiti sami; međutim, slijedeće funkcionira: Jednostavno pomnožite kilograme koje vaga daje s 10 (ili kilograme s 4,5).

Ukratko, glavna razlika između mase i težine je ta što je masa atemeljno svojstvopredmeta i težina nije. Masa se ne mijenja bez obzira gdje se objekt nalazi dok mu se materija ne doda ili oduzme. Slon od 2.300 kg je 2.300 kg na planeti Zemlji, Mjesecu i usred svemira.

S druge strane, težina ovisi o mjestu jer je gravitacijska sila koja djeluje na masu različita na različitim mjestima. Slon od 2.300 kg ima

Druga važna razlika između mase i težine koja slijedi iz njihovih definicija jest da je masa askalarvrijednost, jer ne postoji smjer povezan s vrijednošću u kilogramima, dok je težina silavektor.Težina predmeta uvijek je usmjerena na isti način na koji ga privlači gravitacija.

Masa je tehnički kvantitativna mjera tromosti objekta ili njegovog otpora kretanju. Što je objekt masivniji, to na njega manje utječu sile koje djeluju na njega.

Kao i svaka sila, težina se može izračunati pomoću jednadžbe gravitacijske sile:

Gdjegje ubrzanje uslijed gravitacije u blizini Zemljine površine:g =9,8 m / s². Bilo koji predmet koji padne bilo gdje na planeti pada prema središtu Zemlje sve većom brzinom: 9,8 m / s brže svake sekunde od prethodne sekunde.

Ova formula objašnjava zašto množenje mase u kg sa 10 (ili u funtama sa 4,5, da bi se prvo pretvorilo u SI jedinicu kg) daje brzu aproksimaciju "stvarne" težine osobe.

Drugdje u svemiru vrijednostgje različit, jer je ubrzanje zbog gravitacije rezultat lokalnog gravitacijskog polja velikog tijela. Na malom planetu Merkur, na primjer,giznosi samo 3,7 m / s². Jer to je samo oko 38 postogna Zemlji, sve na Merkuru teži samo oko 38 posto onoga što radi na Zemlji.

Kao stroga definicija, težina objekta u istom gravitacijskom polju ne mijenja se. Ide li osoba gore ili dolje liftom, istogubrzava istom, takoF_grav, ili težina, bit će jednaka.

U stvarnosti postoje male razlike u vrijednostigna različitim mjestima oko velikog tijela, poput sjevernog pola nasuprot ekvatora na Zemlji ili u unutrašnjosti nasuprot površine Sunca. Ali približavanje konstantne vrijednosti za svugdje u gravitacijskom polju obično je dovoljno za studente fizike.

Ipak, promatrački vozači dizala možda su to ponekad primijetiliosjećatiteži ili lakši od uobičajenog u različitim točkama vožnje. Njihovaprividno​ ​utezise mijenjaju jer njihova tijela imaju inerciju ili se opiru promjenama njihova kretanja.

Kad se dizalo počne dizati, njihova su tijela mirna i opiru se kretanju prema gore, čineći ih na trenutak težima dok se ne prilagode kretanju. Obrnuto vrijedi trenutak kad se dizalo počne spuštati. Međutim, niti u jednom trenutku to nije učinila osobastvarna težinapromijeniti.

Što je s očitanjem ljestvice za iste ljude koji idu gore-dolje dizalom? I ovdje se čini da mjerilo može lagati, ali ovaj put ne samo pogrešnim nazivom.

Vaga djeluje mjerenjemneto siladjelujući na to. Kad je još uvijek na podu kupaonice, cijela neto sila na vagi djeluje od sile gravitacije koja vuče tijelo koje stoji na vagi prema dolje. Ali naubrzani lift,kad dizalo počne ubrzavati ili usporavati, ukupno ubrzanje mase na vagi nije samo odgali i od kretanja dizala.

Ako dizalo ubrzava prema gore u suprotnom smjeru odg, neto ubrzanje bit će nešto manje odg, što rezultira nešto manjom neto silom (odF_neto = mai pod pretpostavkom da je ubrzanje lifta manje veličine odg). Skala će stoga prikazati amanji brojnego kad je još uvijek. Suprotno tome, kada ubrzavamo prema dolje, postojidodatno ubrzanjeu smjerug,što rezultira većom neto silom na skali i ona će prikazati aveći broj​.

Imajte na umu da je ovoistinito samo kad se lift ubrzava. Stalnom brzinom gore ili dolje (čemu bi se većina putnika mogla nadati!), Neto ubrzanje, a time i neto sila, ne razlikuje se od skale koja se ne pomiče na podu kupaonice.

Još jedan jednostavan način za trenutno „mršavljenje“ je postavljanje vage na nagib, a ne ravno na pod. Crtanje slobodnog tijela dijagrama sila na ljestvici i razumijevanje kako skala djeluje, otkriva zašto je to istina.

Opet, vaga djeluje tako da registrira silu gravitacije koja na nju djeluje prema dolje u vagu. Sila gravitacije uvijek je usmjerena prema središtu Zemlje. Kad je vaga ravna na podu kupaonice, to je izravno prema dolje za 90 stupnjeva.

Kad se vaga nagne, na primjer sjedeći na rampi na 20 stupnjeva, sila gravitacije iznosiviše ne okomito na ljestvicu. Rješavanje sile gravitacije na njene dijelove to otkrivaokomita komponenta,onaj koji ide ravno u ljestvicu i tako služi kao izvor očitanja ljestvice, jestmanja od ukupne sile teže. Dakle, vaga prikazuje amanji brojkad je nagnut nego kad je ravan na podu.

Masa i težinanisu zamjenjivi u fizici! Mnoge jednadžbe i koncepti ovise o masi objekta ili o masi višestrukih predmeta. Težina je samo koristan koncept u situacijama Newtonove fizike, poput analiziranja sila u ovdje opisanim situacijama.