Masę ir svorį lengva supainioti. Skirtumas yra daugiau nei kažkas, kas kamuoja studentus, atliekančius namų darbus - tai yra mokslo priešakyje. Jūs galite padėti vaikams tai suprasti apžiūrėdami vienetus ir aptardami sunkumą, iš kur atsiranda masė ir kaip masė ir svoris veikia skirtingose situacijose.
Masė, palyginti su svoriu
Svarbus masės ir svorio skirtumas yra tas, kad svoris yra jėga, o masė nėra. Paprastas svorio apibrėžimas vaikams yra toks: svoris reiškia jėgos sunkumą, taikomą daiktui. Paprastas masės apibrėžimas vaikams yra toks: masė atspindi medžiagos (t. Y. Elektronų, protonų ir neutronų) kiekį, esantį objekte. Mes galime pastatyti svarstyklę ant mėnulio ir pasverti ten daiktą. Svoris bus kitoks, nes skiriasi sunkio jėga. Bet masė bus tokia pati.
Keletas masinių pavyzdžių vaikams gali apimti skirtingus molio kiekius; pašalinus molio gabalus, daikto masė mažėja. Masė gali būti dedama į kitą molio rutulį, padidinant jo masę.
Jungtinėse Valstijose buitinės ir komercinės svarstyklės svorį matuoja svarais, tai yra jėgos matas, o JAV beveik kiekvienoje kitoje pasaulio šalyje svarstyklės matuojamos metriniais vienetais, pavyzdžiui, gramais ar kilogramais (1 000 kg) gramų). Nors galite sakyti, kad kažkas „sveria“ 10 kilogramų, jūs iš tikrųjų kalbate apie jo masę, o ne apie svorį. Moksle svoris matuojamas niutonais, jėgos vienetu, tačiau tai nenaudojama kasdieniame gyvenime.
Svoris: jėga dėl sunkumo
Svoris yra jėga, kuria gravitacija veikia daiktą. Norėdami perskaičiuoti tarp masės ir svorio, naudokite gravitacinio pagreičio vertę g = 9,81 metro per sekundę kvadratu. Norėdami apskaičiuoti svorį, W, niutonais, padauginkite masę, m, kilogramais ir g: W = mg. Norėdami gauti masę iš svorio, padalykite svorį iš g: m = W / g. Metrinė skalė naudoja šią lygtį, kad gautumėte masę, nors vidinis skalės veikimas reaguoja į jėgą.
Su vaikais naudinga kalbėti apie svorį kitoje planetoje - mėnulyje ar asteroide. G reikšmė yra skirtinga, tačiau principas yra tas pats. Tačiau formulės taikomos tik šalia paviršiaus, kur gravitacinis pagreitis mažai keičiasi priklausomai nuo vietos. Toli nuo paviršiaus gravitacinei jėgai tarp dviejų tolimų objektų reikia naudoti Niutono formulę. Tačiau mes nenurodome šios jėgos kaip svorio.
Niutono judesio dėsniai
Pirmasis Niutono judėjimo dėsnis teigia, kad ramybės būsenos objektai paprastai būna ramybės būsenoje, o judantys daiktai - judesyje. Antrasis Niutono dėsnis sako, kad objekto pagreitis, a, yra lygus jam tenkančiai grynajai jėgai F, padalintai iš jo masės: a = F / m. Pagreitis yra judėjimo pokytis, todėl norėdami pakeisti objekto judėjimo būseną, pritaikote jėgą. Objekto inercija arba masė priešinasi pokyčiams.
Kadangi pagreitis yra judėjimo, o ne materijos savybė, galite jį išmatuoti nesijaudindami dėl jėgos ar masės. Tarkime, kad objektui taikote žinomą mechaninę jėgą, išmatuojate jo pagreitį ir iš to apskaičiuojate jo masę. Tai yra objekto inercinė masė. Tada jūs surengiate situaciją, kai vienintelė objekto jėga yra gravitacija, ir vėl išmatuojate jo pagreitį ir apskaičiuojate jo masę. Tai vadinama objekto gravitacine mase.
Fizikams jau seniai kyla klausimas, ar gravitacinė ir inercinė masė yra iš tikrųjų tapačios. Idėja, kad jie yra identiški, vadinama ekvivalentiškumo principu ir turi svarbių padarinių fizikos dėsniams. Šimtai metų fizikai atliko jautrius eksperimentus, siekdami patikrinti ekvivalentiškumo principą. Nuo 2008 m. Geriausi eksperimentai tai patvirtino vienai daliai iš 10 trilijonų.