Massa dan berat mudah membingungkan. Perbedaannya lebih dari sesuatu yang mengganggu siswa mengerjakan pekerjaan rumah -- itu adalah yang terdepan dalam sains. Anda dapat membantu anak-anak memahami hal ini dengan membahas unit dan dengan mendiskusikan gravitasi, dari mana massa berasal dan bagaimana massa dan berat bertindak dalam situasi yang berbeda.
Massa versus Berat
Perbedaan penting antara massa dan berat adalah bahwa berat adalah gaya sedangkan massa tidak. Definisi berat badan sederhana untuk anak-anak adalah: berat mengacu pada gaya gravitasi yang berlaku untuk suatu objek. Definisi massa sederhana untuk anak-anak adalah: massa mencerminkan jumlah materi (yaitu, elektron, proton, dan neutron) yang dikandung suatu benda. Kita dapat menempatkan timbangan di bulan dan menimbang suatu benda di sana. Beratnya akan berbeda karena kekuatan gravitasinya berbeda. Tapi massanya akan sama.
Beberapa contoh massal untuk anak-anak dapat mencakup jumlah tanah liat yang berbeda; ketika potongan-potongan tanah liat dihilangkan, massa benda berkurang. Massa dapat ditambahkan ke bola tanah liat lain, meningkatkan massanya.
Di Amerika Serikat, timbangan rumah tangga dan komersial mengukur berat dalam pound, ukuran kekuatan, sementara di hampir setiap negara lain di dunia, timbangan diukur dalam satuan metrik, seperti gram atau kilogram (1.000 gram). Meskipun Anda mungkin mengatakan bahwa sesuatu "beratnya" 10 kilogram, Anda sebenarnya berbicara tentang massanya, bukan beratnya. Dalam sains, berat diukur dalam Newton, satuan gaya, tetapi ini tidak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Berat: Gaya Karena Gravitasi
Berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Untuk mengkonversi antara massa dan berat, Anda menggunakan nilai percepatan gravitasi g = 9,81 meter per detik kuadrat. Untuk menghitung berat, W, dalam Newton, Anda mengalikan massa, m, dalam kilogram dikali g: W = mg. Untuk mendapatkan massa dari berat, Anda membagi berat dengan g: m = W/g. Skala metrik menggunakan persamaan itu untuk memberi Anda massa, meskipun cara kerja skala dalam merespons gaya.
Dengan anak-anak, akan sangat membantu jika membicarakan berat di planet lain, bulan, atau asteroid. Nilai g berbeda, tetapi prinsipnya sama. Namun, rumus hanya berlaku di dekat permukaan, di mana percepatan gravitasi tidak banyak berubah dengan lokasi. Jauh dari permukaan, Anda perlu menggunakan rumus Newton untuk gaya gravitasi antara dua benda yang jauh. Namun, kami tidak menyebut gaya ini sebagai berat.
Hukum Gerak Newton
Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa benda yang diam cenderung untuk tetap diam, sedangkan benda yang bergerak cenderung untuk tetap bergerak. Hukum kedua Newton mengatakan bahwa percepatan, a, suatu benda sama dengan gaya total pada benda itu, F, dibagi dengan massanya: a = F/m. Percepatan adalah perubahan gerak, jadi untuk mengubah keadaan gerak benda Anda menerapkan gaya. Inersia, atau massa, suatu benda menolak perubahan.
Karena percepatan adalah sifat gerak, bukan materi, Anda dapat mengukurnya tanpa mengkhawatirkan gaya atau massa. Misalkan Anda menerapkan gaya mekanik yang diketahui pada suatu benda, mengukur percepatannya, dan dari itu menghitung massanya. Ini adalah massa inersia benda. Anda kemudian mengatur situasi di mana satu-satunya gaya pada objek adalah gravitasi, dan sekali lagi mengukur percepatannya dan menghitung massanya. Ini disebut massa gravitasi objek.
Fisikawan telah lama bertanya-tanya apakah massa gravitasi dan inersia benar-benar identik. Gagasan bahwa mereka identik disebut prinsip kesetaraan, dan memiliki konsekuensi penting bagi hukum fisika. Selama ratusan tahun, fisikawan telah melakukan eksperimen sensitif untuk menguji prinsip kesetaraan. Pada 2008, eksperimen terbaik telah mengkonfirmasinya menjadi satu bagian dalam 10 triliun.