Orang-orang yang memperhatikan berat badan mereka mungkin mengklaim bahwa timbangan tidak berbohong, tetapi apa yang mereka katakan kepada seseorang, setidaknya, keliru. Berat, dalam istilah fisika, sebenarnya adalahmemaksa: Gaya gravitasi yang bekerja pada suatu massa. Satuan SI untuk gaya adalah Newton (N). Massa, di sisi lain, adalah ukuran jumlah materi dalam suatu objek. Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg).
Jadi apa yang benar-benar harus ditampilkan timbangan kepada seseorang yang mencari berat badan mereka adalah nilai dalamNewton. Untuk siswa fisika cerdas yang ingin memperkirakan ini sendiri; namun, cara berikut ini berhasil: Kalikan saja kilogram yang diberikan timbangan dengan 10 (atau pon dengan 4,5).
Apa Perbedaan Antara Massa dan Berat?
Singkatnya, perbedaan utama antara massa dan berat adalah bahwa massa adalahproperti dasardari suatu benda dan beratnya tidak. Massa tidak berubah di mana pun suatu benda berada sampai materi ditambahkan atau dikurangi darinya. Seekor gajah seberat 2.300 kg berada 2.300 kg di planet bumi, bulan dan di tengah angkasa.
Berat, di sisi lain, memang bergantung pada lokasi karena gaya gravitasi yang bekerja pada massa berbeda di lokasi yang berbeda. Seekor gajah seberat 2.300 kg memilikibobotkira-kira 23.000 N di permukaan bumi, tetapi hanya sekitar seperenam beratnya di bulan dan, jika gajah disimpan di luar angkasa, jauh dari pengaruh medan gravitasi apa pun, ia tidak akan memiliki berat sama sekali.
Perbedaan penting lainnya antara massa dan berat yang mengikuti definisi mereka adalah bahwa massa adalah askalarnilai, karena tidak ada arah yang terkait dengan nilai dalam kilogram, sedangkan berat adalah gayavektor.Berat suatu benda selalu diarahkan dengan cara yang sama seperti gravitasi menariknya.
Massa secara teknis adalah ukuran kuantitatif dari kelembaman suatu benda, atau ketahanannya terhadap gerak. Semakin besar suatu benda, semakin kecil pengaruh gaya yang bekerja padanya.
Berat: Gaya Gravitasi
Seperti gaya apapun, berat dapat dihitung menggunakan persamaan gaya gravitasi:
F_{grav}=mg
Dimanagadalah percepatan gravitasi di dekat permukaan bumi:g =9,8 m/s2. Benda apa pun yang dijatuhkan di mana pun di planet ini jatuh menuju pusat Bumi dengan kecepatan yang terus meningkat: 9,8 m/s lebih cepat setiap detik daripada detik sebelumnya.
Rumus ini menjelaskan mengapa mengalikan massa dalam kg dengan 10 (atau dalam pon dengan 4,5, untuk memperhitungkan konversi pertama ke satuan SI untuk kg) memberikan perkiraan cepat tentang berat "nyata" seseorang.
Di tempat lain di alam semesta, nilaigberbeda, karena percepatan gravitasi adalah hasil dari medan gravitasi lokal benda yang besar. Di planet kecil Merkurius, misalnya,ghanya 3,7 m/s2. Karena itu hanya sekitar 38 persen darigdi Bumi, apa pun di Merkurius beratnya hanya sekitar 38 persen dari beratnya di Bumi.
Berat Jelas
Sebagai definisi yang ketat, berat suatu benda dalam medan gravitasi yang sama tidak berubah. Apakah seseorang naik atau turun di dalam lift, sama sajagpercepatan yang samasaya, jadiFberat, atau berat, akan sama.
Pada kenyataannya, ada perbedaan kecil dalam nilaigdi lokasi berbeda di sekitar benda besar, seperti di Kutub Utara versus Khatulistiwa di Bumi, atau di bagian dalam versus di permukaan Matahari. Tetapi mendekati nilai konstan untuk di mana-mana di medan gravitasi biasanya cukup untuk siswa fisika.
Yang mengatakan, pengendara lift yang jeli mungkin telah memperhatikan mereka kadang-kadangmerasalebih berat atau lebih ringan dari biasanya pada titik yang berbeda dalam perjalanan. Merekasemu bebanberubah karena tubuh mereka memiliki inersia, atau mereka menolak perubahan gerakan mereka.
Ketika lift mulai naik, tubuh mereka diam dan menahan gerakan ke atas, membuat mereka merasa lebih berat sejenak sampai mereka menyesuaikan diri untuk bergerak. Kebalikannya berlaku untuk sesaat ketika lift mulai turun. Namun, tidak ada gunanya orang ituberat sebenarnyaperubahan.
Timbangan pada Lift yang Dipercepat
Bagaimana dengan pembacaan skala untuk orang yang sama naik dan turun lift? Di sini sekali lagi, skalanya mungkin tampak berbohong, tetapi kali ini tidak hanya dengan keliru.
Timbangan beroperasi dengan mengukurkekuatan bersihbertindak di atasnya. Ketika masih di lantai kamar mandi, seluruh gaya total pada timbangan berasal dari gaya gravitasi yang menarik tubuh yang berdiri di atas timbangan ke bawah. Tapi pada suatumempercepat lift,ketika lift mulai mempercepat atau memperlambat, percepatan total massa pada skala tidak hanya darigtetapi juga dari gerakan lift.
Jika lift dipercepat ke atas dengan arah yang berlawanan darig, percepatan bersih akan sedikit lebih kecil darig, menghasilkan gaya total yang sedikit lebih kecil (karenaFbersih = madan dengan asumsi percepatan lift lebih kecil darig). Oleh karena itu skala akan menampilkanangka yang lebih kecildaripada saat masih. Sebaliknya, ketika dipercepat ke bawah, adapercepatan tambahanke arahg,menghasilkan gaya bersih yang lebih besar pada skala, dan itu akan menampilkanjumlah yang lebih besar.
Perhatikan bahwa ini adalahhanya benar ketika lift dipercepat. Pada kecepatan konstan naik atau turun (yang mungkin diharapkan sebagian besar penumpang!), percepatan bersih dan dengan demikian gaya total tidak berbeda dari skala yang tidak bergerak di lantai kamar mandi.
Timbangan pada sebuah tanjakan
Cara mudah lainnya untuk "menurunkan berat badan" secara instan adalah dengan meletakkan timbangan pada bidang miring daripada rata di lantai. Menggambar diagram benda bebas dari gaya pada skala, dan memahami bagaimana skala bekerja, mengungkapkan mengapa hal ini benar.
Sekali lagi, skala bekerja dengan mendaftarkan gaya gravitasi yang bekerja padanya ke bawah ke dalam skala. Gaya gravitasi selalu mengarah ke pusat bumi. Ketika timbangan datar di lantai kamar mandi, ini langsung ke bawah pada 90 derajat.
Ketika timbangan dimiringkan, misalnya duduk di tanjakan dengan sudut 20 derajat, gaya gravitasinya adalahtidak lagi tegak lurus terhadap skala. Menyelesaikan gaya gravitasi ke dalam komponen-komponennya mengungkapkan bahwakomponen tegak lurus,salah satu yang langsung masuk ke skala dan dengan demikian berfungsi sebagai sumber pembacaan skala, adalahlebih kecil dari gaya gravitasi total. Dengan demikian, skala menampilkanangka yang lebih kecilketika miring daripada ketika rata di lantai.
Mengapa Mengetahui Perbedaan Massa vs. Berat Badan
Massa dan berattidak dipertukarkan dalam fisika! Banyak persamaan dan konsep bergantung pada massa suatu benda atau pada massa beberapa benda. Berat hanyalah konsep yang berguna dalam situasi fisika Newton, seperti menganalisis gaya dalam situasi yang dijelaskan di sini.