განსხვავება მასა და წონაში ბავშვებისათვის

მასა და წონა ადვილად აღრეულია. განსხვავება უფრო მეტია, ვიდრე ის, რაც აწუხებს სტუდენტებს საშინაო დავალების შესრულებას - ეს მეცნიერების წინა პლანზე დგას. თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ ბავშვებს ამის გაგებაში ერთეულების გადალახვით და სიმძიმის განხილვით, თუ საიდან მოდის მასა და როგორ მოქმედებს მასა და წონა სხვადასხვა სიტუაციაში.

მნიშვნელოვანი განსხვავება მასასა და წონას შორის არის ის, რომ წონა არის ძალა, ხოლო მასა არა. ბავშვებისთვის წონის მარტივი განმარტებაა: წონა გულისხმობს ძალის სიმძიმის ობიექტს. ბავშვებისთვის მასის მარტივი განმარტებაა: მასა ასახავს ნივთიერების რაოდენობას (ანუ ელექტრონებს, პროტონებსა და ნეიტრონებს), რომელსაც ობიექტი შეიცავს. ჩვენ შეგვიძლია მთვარეზე სასწორი მოვათავსოთ და იქ ობიექტი ავწონოთ. წონა განსხვავებული იქნება, რადგან სიმძიმის ძალა განსხვავებულია. მაგრამ მასა იგივე იქნება.

ბავშვებისთვის მასობრივი რამდენიმე მაგალითი შეიძლება შეიცავდეს თიხის სხვადასხვა რაოდენობას; თიხის ნაჭრების მოცილებისთანავე ობიექტის მასა იკლებს. მასა შეიძლება დაემატოს თიხის სხვა ბურთს, მისი მასის გაზრდით.

შეერთებულ შტატებში საყოფაცხოვრებო და კომერციული სასწორი ზომავს წონას ფუნტ სტერლინგად, ძალის საზომს, ხოლო ინ მსოფლიოს თითქმის ყველა სხვა ქვეყანაში, მასშტაბები იზომება მეტრულ ერთეულებში, მაგალითად, გრამი ან კილოგრამი (1000) გრამი). მიუხედავად იმისა, რომ შეიძლება ითქვას, რომ რაღაც "იწონის" 10 კილოგრამს, თქვენ სინამდვილეში საუბრობთ მის მასაზე და არა წონაზე. მეცნიერებაში წონა იზომება ნიუტონში, ძალის ერთეულად, მაგრამ ამას ყოველდღიურ ცხოვრებაში არ იყენებენ.

წონა არის ძალა, რომლითაც სიმძიმე მოქმედებს ობიექტზე. მასასა და წონას შორის გარდასახვისთვის იყენებთ გრავიტაციული აჩქარების მნიშვნელობას g = 9,81 მეტრი წამში კვადრატში. ნიუტონში წონის გამოსათვლელად, თქვენ ამრავლებთ მასას, მ, კილოგრამებზე და გ: W = მგ. წონისგან მასის მისაღებად წონას ყოფთ გ-ზე: m = W / g. მეტრული მასშტაბი იყენებს ამ განტოლებას, რომ მოგცეთ მასა, თუმცა მასშტაბის შინაგანი მოქმედება რეაგირებს ძალაზე.

ბავშვებთან ერთად, სასარგებლოა საუბარი სხვა პლანეტაზე, მთვარეზე ან ასტეროიდზე, წონაზე. გ-ს მნიშვნელობა განსხვავებულია, მაგრამ პრინციპი იგივეა. ამასთან, ფორმულები ვრცელდება მხოლოდ ზედაპირთან, სადაც გრავიტაციული აჩქარება დიდად არ იცვლება მდებარეობით. ზედაპირისგან შორს, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ნიუტონის ფორმულა გრავიტაციული ძალის ორ შორეულ ობიექტს შორის. ამასთან, ამ ძალას ჩვენ წონას არ ვუწოდებთ.

ნიუტონის მოძრაობის პირველ კანონში ნათქვამია, რომ მოსვენებულ ობიექტებს აქვთ დასვენება, ხოლო მოძრავი საგნები მოძრაობაში არიან. ნიუტონის მეორე კანონი ამბობს, რომ ობიექტის აჩქარება ტოლია მასზე არსებული სუფთა ძალის, F, გაყოფილი მისი მასით: a = F / m. აჩქარება არის მოძრაობის ცვლილება, ამიტომ ობიექტის მოძრაობის მდგომარეობის შესაცვლელად გამოიყენებთ ძალას. ობიექტის ინერცია ან მასა ეწინააღმდეგება ცვლილებას.

იმის გამო, რომ აჩქარება არის მოძრაობის თვისება და არა აქვს მნიშვნელობა, მისი გაზომვა შეგიძლიათ ძალის ან მასის არ ინერვიულოთ. დავუშვათ, რომ თქვენ გამოიყენებთ ცნობილ მექანიკურ ძალას ობიექტზე, გაზომეთ მისი აჩქარება და აქედან გამოითვალეთ მისი მასა. ეს არის ობიექტის ინერციული მასა. ამის შემდეგ თქვენ აწყობთ სიტუაციას, როდესაც ობიექტზე ერთადერთი ძალაა სიმძიმე და კვლავ გაზომეთ მისი აჩქარება და გამოითვალეთ მისი მასა. ამას უწოდებენ ობიექტის გრავიტაციულ მასას.

ფიზიკოსებს დიდი ხანია აინტერესებთ, გრავიტაციული და ინერციული მასა ნამდვილად იდენტურია. იდეას, რომ ისინი იდენტურია, ეკვივალენტურობის პრინციპი ეწოდება და მნიშვნელოვანი შედეგები მოაქვს ფიზიკის კანონებზე. ასობით წლის განმავლობაში ფიზიკოსებმა ჩაატარეს მგრძნობიარე ექსპერიმენტები ეკვივალენტურობის პრინციპის შესამოწმებლად. 2008 წლის მონაცემებით, საუკეთესო ექსპერიმენტებმა დაადასტურა ეს ერთი ტრილიონიდან 10 ტრილიონიდან.