מדוע המסה שימושית יותר ממשקל למדידת חומר?

בדיבור יומיומי, המילים מסה ומשקל ניתנות להחלפה, אך בפיזיקה הן שונות. ההגדרות הספציפיות של מסה ומשקל מראות מדוע מסה היא הכמות היעילה יותר כאשר מודדים את כמות החומר הקיימת. משקל הוא כוח ולא מדד לכמות החומר, ומשקלכם תלוי בגוף השמימי עליו אתם מודדים. מאסה, לעומת זאת, זהה לא משנה היכן אתה נמצא.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

משקל הוא כוח ולא מדד לכמות החומר שמשהו מכיל. לאותה כמות של חומר יכולות להיות משקלות שונות בהתאם למקומו. המסה מודדת ישירות את כמות החומר הנוכחית ונשארת זהה לא משנה היכן היא נמדדת.

מסה ומשקל מתארים דברים שונים. מסה היא מדד כמות החומר בדבר ספציפי, ואילו משקל הוא מדד לכוח הכובד הפועל על אותה מסה. הגדרת המשקל קובעת כי:

W = מ"ג

פה, W מייצג משקל, M הוא המוני ו ז היא התאוצה הנובעת מכוח המשיכה. משקל נמדד בניוטון מכיוון שהוא כוח. שים לב שהביטוי לעיל זהה למעשה לחוק השני של ניוטון: F = אִמָא.

המסה נמדדת בקילוגרמים, ולמרות שקשה להגדיר אותה, המסה האינרציאלית של אובייקט ניתנת על ידי:

M= F/א

איפה F הוא כוח ו א הוא תאוצה. זה מראה שמסה תהיה התנגדות של אובייקט לתנועה כאשר כוח מופעל. המסה היא המאפיין הבסיסי המוחזק על ידי חומר המשמש במשוואות פיזיקה כמו חוקי התנועה של ניוטון וכוח המשיכה האוניברסלי.

הגדרת המשקל כוללת ז, שהוא קבוע ספציפי לכדור הארץ. זה מרמז על בעיית המפתח בשימוש במשקל כמדד לכמות החומר הקיים. גוש חומר של 6 ק"ג על פני כדור הארץ שוקל כ- 60 N, אך אם תעביר את אותה כמות של חומר לירח, הוא היה שוקל כ- 10 N. למרות שמדובר באותה כמות של חומר, המשקל שונה בגופי שמים שונים - יותר על פני גופים גדולים יותר ופחות על גופים קטנים יותר. המסה נשארת זהה, אך המשקל משתנה.

אם אתה משתמש במשקל במקום במסה כדי למדוד חומר, התשובה שלך משתנה בהתאם למיקום שאתה נמצא. מבחינה טכנית, מכיוון שכוח המשיכה חלש ככל שאתה רחוק יותר ממקור כבידה, המשקל שלך משתנה מעט כשאתה טס במטוס. זה ישתנה עוד יותר אם אתה נמצא בחלל או על כוכב לכת בעל מסה שונה מזו של כדור הארץ. המסה היא מדד עקבי לכמות החומר, אך המשקל אינו.

המסה יוצרת גם את כוח הכבידה המגדיר משקל ולכן הוא מופיע במשוואה למשקל. זהו סימן בטוח לכך שהמסה היא המאפיין הבסיסי של החומר, והמשקל הוא תוצאה של אותו תכונה.