Tömeg vs. Súly: Mi a különbség és miért számít

A súlyukat figyelő emberek azt állíthatják, hogy a mérleg nem hazudik, de amit mondanak az embernek, az legalábbis helytelen elnevezés. A súly fizika szempontjából valójában aKényszerítés: A tömegre ható gravitációs erő. Az SI erőegység Newton (N). A tömeg viszont az objektum anyagmennyiségének a mértéke. Az SI tömegegysége a kilogramm (kg).

Tehát, amit a skálának valójában meg kell jelenítenie a súlyát kereső személy számára, az értékNewtons. Az igényes fizikus hallgatók számára, akik ezt közelíteni akarják maguk; azonban a következő munkák: Csak szorozzuk a skála által adott kilogrammokat 10-vel (vagy a fontokat 4,5-tel).

Dióhéjban a tömeg és a tömeg közötti fő különbség az, hogy a tömeg aalapvető tulajdonegy tárgy és a súly nem. A tömeg nem változik, függetlenül attól, hogy hol található egy tárgy, amíg az anyagot hozzáadják vagy kivonják belőle. A 2300 kg elefánt 2300 kg a Föld bolygón, a Holdon és az űr közepén.

A súly viszont a helytől függ, mivel a tömegre ható gravitációs erő különböző helyeken eltérő. Egy 2300 kg-os elefántnak van egy

Egy másik fontos különbség a tömeg és a tömeg között, amely a definícióikból következik, hogy a tömeg askalárisérték, mivel a kilogrammban megadott értékhez nincs irány társítva, míg a súly erővektor.Egy tárgy súlya mindig ugyanúgy irányul, mint a gravitáció.

A tömeg technikailag az objektum tehetetlenségének vagy mozgással szembeni ellenállásának kvantitatív mértéke. Minél masszívabb egy tárgy, annál kevésbé hatnak rá a rá ható erők.

Mint minden erő, a súly is kiszámítható a gravitációs erőegyenlet segítségével:

Holga gravitáció miatti gyorsulás a Föld felszíne közelében:g =9,8 m / s². A bolygón bárhová elejtett tárgy egyre nagyobb sebességgel esik a Föld közepe felé: másodpercenként 9,8 m / s-val gyorsabban, mint az előző másodpercben.

Ez a képlet megmagyarázza, hogy a tömeg kg-ban való szorzása 10-vel (vagy lbs-vel 4,5-vel, annak elszámolása érdekében, hogy először számoljunk át a SI SI-mértékegységére), gyors megközelítést ad az ember "valós" súlyának.

A világegyetem más részein agmás, mivel a gravitáció miatti gyorsulás egy nagy test helyi gravitációs mezőjének eredménye. Például az apró Merkúr bolygóngcsak 3,7 m / s². Mert ez csak kb. 38 százalékaga Földön a Merkúron bármi súlya csak kb. 38 százaléka annak, amit a Földön végez.

Szigorú meghatározásként az objektum súlya ugyanabban a gravitációs mezőben nem változik. Függetlenül attól, hogy az ember egy lifttel megy fel vagy le, ugyanazgugyanezt gyorsítjam, ígyF_grav, vagy a súly ugyanaz lesz.

A valóságban kis különbségek vannak agegy nagy test körüli különböző helyeken, például az Északi-sarkon a Föld Egyenlítőjével szemben, vagy a belső térben a Nap felszínén. De a gravitációs térben mindenhol állandó érték közelítése általában elegendő a fizikus hallgatók számára.

Ennek ellenére a figyelmes lifttel közlekedők néha észrevehették őketéreznehezebb vagy könnyebb a szokásosnál a menet különböző pontjain. Az övéklátszólagos​ ​súlyokváltoznak, mert testük tehetetlenséggel rendelkezik, vagy ellenáll a mozgásuk változásának.

Amikor egy lift emelkedni kezd, testük mozdulatlan és ellenáll a felfelé irányuló mozgásnak, emiatt egy pillanatra nehezebbnek érzik magukat, amíg alkalmazkodnak a mozgáshoz. A fordítottja igaz egy pillanatra, amikor a lift ereszkedni kezd. Az illető azonban soha nem tettetényleges súlyváltozás.

Mi a helyzet a skála leolvasásával ugyanazokra az emberekre, akik felfelé és lefelé mennek? Úgy tűnik, itt is a skála hazudik, de ezúttal nem egyszerűen félrevezetéssel.

A skála anet erőcselekedve annak. Amikor még mindig a fürdőszoba padlóján van, a mérleg teljes nettó ereje a gravitációs erőtől származik, amely a mérlegen álló testet lefelé húzza. De egygyorsuló lift,amikor a lift gyorsulni vagy lassulni kezd, a tömeg teljes skálán történő felgyorsulása nem csakghanem a lift mozgásából is.

Ha a lift felfelé gyorsul az ellenkező iránybag, a nettó gyorsulás valamivel kisebb lesz, mintg, ami valamivel kisebb nettó erőt eredményez (mivelF_háló = maés feltételezve, hogy a lift gyorsulása kisebb méretű, mintg). A skálán ezért megjelenik akisebb számmint amikor még mindig van. Fordítva, amikor lefelé gyorsul, vantovábbi gyorsulásirányábag,ami nagyobb nettó erőt eredményez a skálán, és megjeleníti anagyobb szám​.

Vegye figyelembe, hogy ez azcsak akkor igaz, ha a lift gyorsul. Állandó sebességgel felfelé vagy lefelé (amiben az utasok többsége reménykedhet!) A nettó gyorsulás és így a nettó erő nem különbözik attól a skálától, amelyik nem mozog a fürdőszoba padlóján.

Az azonnali "fogyás" másik egyszerű módja, ha a mérleget egy lejtőn helyezi el, nem pedig a padlón. A skálán lévő erők szabad test diagramjának megrajzolása és a skála működésének megértése rávilágít, hogy ez miért igaz.

A skála megint úgy működik, hogy a rá ható gravitációs erőt lefelé regisztrálja a skálába. A gravitációs erő mindig a Föld közepe felé irányul. Ha a mérleg lapos a fürdőszoba padlóján, akkor ez 90 fokkal közvetlenül lefelé mutat.

Ha a skála mégis megdől, például 20 fokos rámpán ülve, akkor a gravitációs erőmár nem merőleges a skálára. A gravitációs erő összetevőire oldva kiderüla merőleges alkatrész,az, amelyik egyenesen belemegy a skálába, és így a skála olvasásának forrásaként szolgálkisebb, mint a teljes gravitációs erő. Így a skála akisebb számamikor hajlik, mint amikor a padlón sík.

Tömeg és tömegők nem felcserélhető a fizikában! Sok egyenlet és fogalom függ egy objektum tömegétől vagy több objektum tömegétől. A súly csak hasznos fogalom a newtoni fizikai helyzetekben, például az itt leírt helyzetekben az erők elemzése.