Masse vs. Vekt: Hva er forskjellen og hvorfor det betyr noe?

Folk som ser på vekten deres, kan hevde at skalaer ikke lyver, men det de forteller en person er i det minste en feilaktig navn. Vekt, i fysikk termer, er faktisk enmakt: Tyngdekraften som virker på en masse. SI-kraftenheten er Newton (N). Mass er derimot et mål på mengden materie i et objekt. SI-masseenheten er kilo (kg).

Så hva skalaen egentlig skal vise for en person som søker vekten, er en verdi iNewton. For de kresne fysikkstudentene som ønsker å tilnærme seg dette selv; men følgende fungerer: Bare multipliser kiloene skalaen gir med 10 (eller pundene med 4,5).

I et nøtteskall er hovedforskjellen mellom masse og vekt at masse er agrunnleggende eiendomav et objekt og vekt er ikke. Masse endres ikke uansett hvor et objekt er plassert før materie legges til eller trekkes fra det. En 2300 kg elefant er 2300 kg på planeten Jorden, månen og midt i rommet.

Vekt, derimot, avhenger av plassering siden gravitasjonskraften som virker på massen er forskjellig på forskjellige steder. En 2300 kg elefant har en

Et annet viktig skille mellom masse og vekt som følger av definisjonene deres er at masse er askalarverdi, ettersom det ikke er noen retning forbundet med en verdi i kilo, mens vekten er en kraftvektor.En gjenstands vekt er alltid rettet på samme måte som tyngdekraften trekker på den.

Massemessig er teknisk et kvantitativt mål på et objekts treghet, eller dets motstand mot bevegelse. Jo mer massivt et objekt, desto mindre påvirkes det av krefter som virker på det.

Som en hvilken som helst kraft, kan vekten beregnes ved hjelp av gravitasjonskraftligningen:

Hvorger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften nær jordoverflaten:g =9,8 m / s². Ethvert objekt som faller hvor som helst på planeten, faller mot midten av jorden i stadig økende hastighet: 9,8 m / s raskere hvert sekund enn forrige sekund.

Denne formelen forklarer hvorfor å multiplisere massen i kg med 10 (eller i kg med 4,5, for å ta hensyn til først konvertering til SI-enheten på kg) gir en rask tilnærming til en persons "reelle" vekt.

Andre steder i universet, verdien avger forskjellig, siden akselerasjon på grunn av tyngdekraften er et resultat av et stort kropps lokale gravitasjonsfelt. På den lille planeten Merkur, for eksempel,ger bare 3,7 m / s². For det er bare omtrent 38 prosent avgpå jorden, veier alt på kvikksølv bare omtrent 38 prosent av hva det gjør på jorden.

Som en streng definisjon endres ikke et objekts vekt i samme gravitasjonsfelt. Enten en person skal opp eller ned i en heis, det sammegakselererer det sammem, såF_grav, eller vekt, vil være den samme.

I virkeligheten er det små forskjeller i verdien avgpå forskjellige steder rundt en stor kropp, for eksempel ved Nordpolen kontra ekvator på jorden, eller i det indre kontra på overflaten av solen. Men tilnærming av en konstant verdi for overalt i et gravitasjonsfelt er vanligvis tilstrekkelig for fysikkstudenter.

Når det er sagt, kan observante heisryttere ha lagt merke til det noen gangerføletyngre eller lettere enn normalt på forskjellige punkter i turen. Derestilsynelatende​ ​vekterendrer seg fordi kroppene deres har treghet, eller de motstår endringer i bevegelsen.

Når en heis begynner å stige, er kroppene deres stille og motstår bevegelsen oppover, og får dem til å føle seg tyngre et øyeblikk til de tilpasser seg å bevege seg. Det motsatte gjelder for et øyeblikk når heisen begynner å synke. Imidlertid gjorde det ikke på noe tidspunkt personenfaktisk vektendring.

Hva med lesingen av skalaen for de samme menneskene som går opp og ned i heisen? Også her ser skalaen ut til å lyve, men denne gangen ikke bare med en feilaktig navn.

Vekten fungerer ved å målenettokrafthandler på det. Når den fremdeles ligger på badegulvet, er hele nettokraften på vekten fra tyngdekraften som trekker kroppen som står på vekten nedover. Men på enakselererende heis,når heisen begynner å øke hastigheten eller bremse, er den totale akselerasjonen av massen på skalaen ikke bare fragmen også fra heisens bevegelse.

Hvis heisen akselererer oppover i motsatt retning avg, vil netto akselerasjonen være litt mindre enng, noe som resulterer i en litt mindre nettokraft (sidenF_nett = maog antar at heisens akselerasjon er mindre enng). Vekten viser derfor enmindre antallenn når det er stille. Omvendt, når det akselererer nedover, er detekstra akselerasjoni retning avg,resulterer i en større nettokraft på skalaen, og den vil vise enstørre antall​.

Merk at dette erbare sant når heisen akselererer. Ved konstant hastighet opp eller ned (som de fleste passasjerer kanskje håper på!), Skiller ikke nettakselerasjonen og dermed nettokraften seg ut fra skalaen som ikke beveger seg på baderomsgulvet.

En annen enkel måte å øyeblikkelig "gå ned i vekt" er å sette en skala på en skråning i stedet for flatt på gulvet. Å tegne et frikroppsdiagram over kreftene på skalaen, og forstå hvordan skalaen fungerer, avslører hvorfor dette er sant.

Igjen fungerer skalaen ved å registrere tyngdekraften som virker på den nedover i skalaen. Tyngdekraften er alltid rettet mot sentrum av jorden. Når vekten er flat på badegulvet, er dette direkte nedover i 90 grader.

Når vekten er skrått, for eksempel når du sitter på en rampe i 20 grader, er tyngdekraftenikke lenger vinkelrett på skalaen. Å løse tyngdekraften i komponentene avslører detden vinkelrette komponenten,den som går rett inn i skalaen og dermed fungerer som kilden til skalaens lesing, ermindre enn den totale tyngdekraften. Dermed viser skalaen amindre antallnår det er skrått enn når det er flatt på gulvet.

Masse og vekter ikke utskiftbare i fysikk! Mange ligninger og konsepter avhenger av objektets masse eller av massene til flere objekter. Vekt er bare et nyttig konsept i newtonske fysikksituasjoner, som å analysere krefter i situasjonene som er beskrevet her.