A tömeg és a tömeg könnyen összetéveszthető. A különbség több, mint valami, ami a házi feladatokat végző diákokat sújtja - ez a tudomány élvonalában áll. Segíthet a gyerekeknek ennek megértésében, ha átnézi az egységeket, és megvitatja a gravitációt, hogy honnan származik a tömeg, és hogyan hat a tömeg és a tömeg különböző helyzetekben.
Tömeg és tömeg
Fontos különbség a tömeg és a tömeg között, hogy a tömeg erő, míg a tömeg nem. A gyerekek egyszerű súlydefiníciója: a súly arra az erő gravitációra vonatkozik, amely egy tárgyra vonatkozik. A gyerekek számára a tömeg egyszerű meghatározása: a tömeg az objektumban lévő anyag (azaz elektronok, protonok és neutronok) mennyiségét tükrözi. Elhelyezhetünk egy mérleget a Holdon, és ott lemérhetünk egy tárgyat. A súly más lesz, mert a gravitációs erő más. De a tömeg ugyanaz lesz.
Néhány tömeges példa a gyermekek számára különböző mennyiségű agyagot tartalmazhat; amint az agyagdarabokat eltávolítják, a tárgy tömege csökken. A tömeg hozzáadható egy másik agyaggolyóhoz, növelve annak tömegét.
Az Egyesült Államokban a háztartási és kereskedelmi mérlegek súlyt mérnek fontban, az erő mértéke, míg az Egyesült Államokban a világ szinte minden más országában a mérleg metrikus egységekben mérhető, például grammban vagy kilogrammban (1000 gramm). Annak ellenére, hogy azt mondhatja, hogy valami „súlya” 10 kilogramm, valójában a tömegéről beszél, nem pedig a súlyáról. A tudományban a súlyt Newtonban, az erő mértékegységében mérik, de ezt a mindennapi életben nem használják.
Súly: erő a gravitáció miatt
A súly az az erő, amellyel a gravitáció hat egy tárgyra. A tömeg és a tömeg közötti átváltáshoz a gravitációs gyorsulás értékét használja g = 9,81 méter másodpercenként négyzetben. A tömeg súlyának kiszámításához Newtonban meg kell szorozni az m tömegét kilogrammban, g szorzatban: W = mg. A tömeg tömegének kiszámításához osztja el a súlyt g-vel: m = W / g. A metrikus skála ezt az egyenletet használja tömegének megadására, bár a skála belső működése erőre reagál.
Gyerekekkel hasznos beszélni a súlyról egy másik bolygón, a Holdon vagy egy aszteroidán. G értéke különbözik, de az elv ugyanaz. A képletek azonban csak a felszín közelében érvényesek, ahol a gravitációs gyorsulás a hely függvényében nem sokat változik. Távol a felszíntől Newton képletét kell használnia a két távoli objektum közötti gravitációs erőhöz. Ezt az erőt azonban nem súlynak nevezzük.
Newton mozgástörvényei
Newton első mozgástörvénye kimondja, hogy a nyugalmi tárgyak általában nyugalomban maradnak, míg a mozgásban lévő tárgyak inkább mozgásban maradnak. Newton második törvénye szerint az objektum gyorsulása, a, megegyezik a rajta lévő F erővel, osztva annak tömegével: a = F / m. A gyorsulás a mozgás változása, ezért az objektum mozgásállapotának megváltoztatásához erőt alkalmaz. Egy objektum tehetetlensége vagy tömege ellenáll a változásnak.
Mivel a gyorsulás a mozgás tulajdonsága, nem számít, megmérheti anélkül, hogy aggódna erő vagy tömeg miatt. Tegyük fel, hogy ismert mechanikai erőt fejt ki egy tárgyra, megméri a gyorsulását, és ebből kiszámítja a tömegét. Ez az objektum tehetetlenségi tömege. Ezután elrendez egy olyan helyzetet, amelyben az egyetlen erő a tárgyra a gravitáció, és ismét megméri a gyorsulását és kiszámítja annak tömegét. Ezt nevezzük az objektum gravitációs tömegének.
A fizikusok már régóta azon gondolkodnak, vajon a gravitációs és a tehetetlenségi tömeg valóban azonos-e. Az az elképzelés, hogy azonosak, ekvivalencia elvnek nevezzük, és fontos következményekkel jár a fizika törvényeire nézve. A fizikusok évszázadok óta érzékeny kísérleteket végeztek az egyenértékűség elvének tesztelésére. 2008-tól a legjobb kísérletek 10 billió alatt egy részre igazolták.