질량과 무게는 혼동하기 쉽습니다. 차이점은 학생들이 숙제를하는 것을 괴롭히는 것 이상입니다. 과학의 최전선에 있습니다. 단위를 살펴보고 중력, 질량의 출처, 다양한 상황에서 질량과 무게가 어떻게 작용하는지에 대해 논의함으로써 아이들이 이것을 이해하도록 도울 수 있습니다.
질량 대 무게
질량과 무게의 중요한 차이점은 무게는 힘이고 질량은 그렇지 않다는 것입니다. 어린이를위한 간단한 체중 정의는 다음과 같습니다. 체중은 물체에 적용되는 중력을 의미합니다. 아이들을위한 간단한 질량 정의는 다음과 같습니다. 질량은 물체에 포함 된 물질 (즉, 전자, 양성자 및 중성자)의 양을 반영합니다. 달에 저울을 놓고 거기에서 물체의 무게를 잴 수 있습니다. 중력의 강도가 다르기 때문에 무게도 달라집니다. 그러나 질량은 동일합니다.
아이들을위한 질량의 예로는 다양한 양의 점토가 포함될 수 있습니다. 점토 조각이 제거되면 물체의 질량이 감소합니다. 질량을 다른 점토 공에 추가하여 질량을 늘릴 수 있습니다.
미국에서 가정용 및 상업용 저울은 힘의 척도 인 파운드로 무게를 측정하는 반면 전 세계 거의 모든 국가에서 저울은 그램 또는 킬로그램 (1,000 그램). 어떤 것이 10 킬로그램“무게”라고 말할 수 있지만 실제로는 무게가 아니라 그 질량을 말하는 것입니다. 과학에서 무게는 힘의 단위 인 뉴턴으로 측정되지만 일상 생활에서는 사용되지 않습니다.
무게: 중력으로 인한 힘
무게는 중력이 물체에 작용하는 힘입니다. 질량과 무게를 변환하려면 중력 가속도 g = 9.81 m / s 제곱 값을 사용합니다. 무게 W를 계산하려면 뉴턴 단위로 질량 m에 킬로그램 단위의 g 곱하기: W = mg입니다. 무게에서 질량을 얻으려면 무게를 g로 나눕니다: m = W / g. 척도의 내부 작용은 힘에 반응하지만 미터법 척도는이 방정식을 사용하여 질량을 제공합니다.
아이들과 함께 다른 행성, 달 또는 소행성의 무게에 대해 이야기하는 것이 도움이됩니다. g의 값은 다르지만 원리는 동일합니다. 그러나 공식은 중력 가속도가 위치에 따라 크게 변하지 않는 표면 근처에서만 적용됩니다. 표면에서 멀리 떨어져있는 두 물체 사이의 중력에 대해 뉴턴의 공식을 사용해야합니다. 그러나 우리는이 힘을 무게라고 부르지 않습니다.
뉴턴의 운동 법칙
뉴턴의 운동 제 1 법칙에 따르면 정지 된 물체는 정지 한 상태에있는 반면, 움직이는 물체는 계속 움직이는 경향이 있습니다. 뉴턴의 두 번째 법칙은 물체의 가속도 a가 물체에 대한 순 힘 F를 질량으로 나눈 값과 같습니다: a = F / m. 가속은 모션의 변화이므로 오브젝트의 모션 상태를 변경하려면 힘을 적용합니다. 물체의 관성 또는 질량은 변화에 저항합니다.
가속도는 운동의 속성이므로 중요하지 않으므로 힘이나 질량에 대한 걱정없이 측정 할 수 있습니다. 물체에 알려진 기계적 힘을 적용하고 가속도를 측정 한 다음 그로부터 질량을 계산한다고 가정합니다. 이것은 물체의 관성 질량입니다. 그런 다음 물체에 가해지는 힘이 중력 뿐인 상황을 정렬하고 다시 가속도를 측정하고 질량을 계산합니다. 이것을 물체의 중력 질량이라고합니다.
물리학 자들은 중력과 관성 질량이 진정으로 동일한 지 오랫동안 궁금해했습니다. 그것들이 동일하다는 생각을 동등성 원리라고하며 물리학 법칙에 중요한 결과를 가져옵니다. 수백 년 동안 물리학 자들은 동등성 원리를 테스트하기 위해 민감한 실험을 수행했습니다. 2008 년 현재 최고의 실험을 통해 10 조 중 한 부분으로 확인되었습니다.