Masse og vekt er lett å forvirre. Forskjellen er mer enn noe som plager studenter som gjør lekser - det er i forkant av vitenskapen. Du kan hjelpe barna til å forstå dette ved å gå gjennom enheter og diskutere tyngdekraften, hvor masse kommer fra og hvordan masse og vekt virker i forskjellige situasjoner.
Masse versus vekt
En viktig forskjell mellom masse og vekt er at vekt er en kraft mens masse ikke er. En enkel vektdefinisjon for barn er: vekt refererer til tyngdekraften som gjelder et objekt. En enkel massedefinisjon for barn er: masse reflekterer mengden materie (dvs. elektroner, protoner og nøytroner) et objekt inneholder. Vi kan plassere en skala på månen og veie en gjenstand der. Vekten vil være forskjellig fordi tyngdekraften er forskjellig. Men massen blir den samme.
Noen masseeksempler for barn kan omfatte forskjellige mengder leire; når stykker leire fjernes, reduseres gjenstandens masse. Massen kan legges til en annen leirkule, og øker massen.
I USA måler husholdnings- og kommersielle vekter vekt i pund, et mål på kraft mens du er i nesten alle andre land i verden, måler skalaene i metriske enheter, for eksempel gram eller kilo (1000 gram). Selv om du kanskje sier at noe "veier" 10 kilo, snakker du faktisk om massen, ikke vekten. I vitenskapen måles vekten i Newtons, kraftenheten, men dette brukes ikke i hverdagen.
Vekt: Kraft på grunn av tyngdekraften
Vekt er kraften som tyngdekraften virker på et objekt. For å konvertere mellom masse og vekt, bruker du verdien for gravitasjonsakselerasjon g = 9,81 meter per sekund i kvadrat. For å beregne vekten, W, i Newton, multipliserer du massen, m, i kg ganger g: W = mg. For å få masse fra vekt deler du vekten med g: m = W / g. En metrisk skala bruker denne ligningen for å gi deg en masse, selv om skalaens indre arbeid reagerer på kraft.
Med barn er det nyttig å snakke om vekt på en annen planet, månen eller en asteroide. Verdien av g er forskjellig, men prinsippet er det samme. Formlene gjelder imidlertid bare nær overflaten, hvor gravitasjonsakselerasjonen ikke endres mye med plassering. Langt fra overflaten må du bruke Newtons formel for gravitasjonskraften mellom to fjerne objekter. Imidlertid refererer vi ikke til denne kraften som vekt.
Newtons lov om bevegelse
Newtons første lov om bevegelse sier at gjenstander i ro har en tendens til å holde seg i ro, mens gjenstander i bevegelse har en tendens til å holde seg i bevegelse. Newtons andre lov sier at akselerasjonen, a, til et objekt er lik nettokraften på det, F, delt på massen: a = F / m. En akselerasjon er en endring i bevegelse, så for å endre et objekts bevegelsestilstand bruker du en kraft. Tregheten, eller massen, til et objekt motstår endringen.
Fordi akselerasjon er en egenskap av bevegelse, ikke noe, kan du måle den uten å bekymre deg for kraft eller masse. Anta at du bruker en kjent mekanisk kraft på et objekt, måler akselerasjonen og beregner massen ut fra det. Dette er objektets treghetsmasse. Du ordner deretter en situasjon der den eneste kraften på objektet er tyngdekraften, og måler akselerasjonen og beregner massen. Dette kalles objektets gravitasjonsmasse.
Fysikere har lenge lurt på om gravitasjons- og treghetsmasse virkelig er identisk. Ideen om at de er identiske kalles ekvivalensprinsippet, og har viktige konsekvenser for fysikkens lover. I hundrevis av år har fysikere utført sensitive eksperimenter for å teste ekvivalensprinsippet. Fra og med 2008 hadde de beste eksperimentene bekreftet det til en del på 10 billioner.
