Massa vs. Peso: Qual é a diferença e por que é importante

Pessoas observando seu peso podem alegar que a balança não mente, mas o que elas dizem a uma pessoa é, no mínimo, um nome impróprio. Peso, em termos físicos, é na verdade umforça: A força da gravidade atuando sobre uma massa. A unidade de força do SI é Newtons (N). A massa, por outro lado, é uma medida da quantidade de matéria em um objeto. A unidade SI de massa é o quilograma (kg).

Então, o que a balança realmente deve mostrar para uma pessoa que busca seu peso é um valorNewtons. Para os alunos mais exigentes de física que desejam se aproximar disso; entretanto, o seguinte funciona: Basta multiplicar os quilogramas que a escala fornece por 10 (ou as libras por 4,5).

Em suma, a principal diferença entre massa e peso é que a massa é umpropriedade fundamentalde um objeto e o peso não. A massa não muda, não importa onde um objeto esteja localizado até que matéria seja adicionada ou subtraída dele. Um elefante de 2.300 kg pesa 2.300 kg no planeta Terra, na lua e no meio do espaço.

O peso, por outro lado, depende da localização, uma vez que a força gravitacional que atua sobre a massa é diferente em diferentes locais. Um elefante de 2.300 kg tem umpesode aproximadamente 23.000 N na superfície da Terra, mas apenas cerca de um sexto desse peso na lua e, se o elefante foi depositado no espaço profundo, longe da influência de qualquer campo gravitacional, não teria peso em absoluto.

Outra distinção importante entre massa e peso que segue de suas definições é que a massa é umescalarvalor, pois não há direção associada a um valor em quilogramas, enquanto o peso é uma forçavetor.O peso de um objeto é sempre direcionado da mesma maneira que a gravidade o puxa.

A massa é tecnicamente uma medida quantitativa da inércia de um objeto ou de sua resistência ao movimento. Quanto maior a massa de um objeto, menos ele é afetado pelas forças que atuam sobre ele.

Como qualquer força, o peso pode ser calculado usando a equação da força gravitacional:

Ondegé a aceleração devido à gravidade perto da superfície da Terra:g =9,8 m / s². Qualquer objeto lançado em qualquer lugar do planeta cai em direção ao centro da Terra a uma taxa cada vez maior: 9,8 m / s mais rápido a cada segundo do que o segundo anterior.

Esta fórmula explica por que multiplicar a massa em kg por 10 (ou em libras por 4,5, para contabilizar a primeira conversão para a unidade SI de kg) dá uma aproximação rápida do peso "real" de uma pessoa.

Em outras partes do universo, o valor degé diferente, uma vez que a aceleração da gravidade é resultado do campo gravitacional local de um grande corpo. No minúsculo planeta Mercúrio, por exemplo,gé apenas 3,7 m / s². Porque isso é apenas cerca de 38 por cento degna Terra, qualquer coisa em Mercúrio pesa apenas 38% do que pesa na Terra.

Como uma definição estrita, o peso de um objeto no mesmo campo gravitacional não muda. Esteja uma pessoa subindo ou descendo em um elevador, o mesmogestá acelerando o mesmom, tãoF_grav, ou peso, será o mesmo.

Na realidade, existem pequenas diferenças no valor degem diferentes locais ao redor de um grande corpo, como no Pólo Norte versus Equador na Terra, ou no interior versus na superfície do Sol. Mas aproximar um valor constante para qualquer lugar em um campo gravitacional é geralmente suficiente para estudantes de física.

Dito isto, os elevadores observadores podem ter notado que às vezessentirmais pesado ou mais leve do que o normal em diferentes pontos do passeio. Seusaparente​ ​pesosestão mudando porque seus corpos têm inércia ou porque resistem às mudanças em seus movimentos.

Quando um elevador começa a subir, seus corpos estão parados e resistindo ao movimento de subida, fazendo com que se sintam mais pesados ​​por um momento até que se ajustem ao movimento. O inverso é verdadeiro por um momento, quando o elevador começa a descer. No entanto, em nenhum momento a pessoapeso atualmudança.

Que tal a leitura da escala para as mesmas pessoas subindo e descendo o elevador? Aqui, novamente, a escala pode parecer mentir, mas desta vez não simplesmente com um nome impróprio.

A escala opera medindo oforça resultanteagindo sobre isso. Quando ainda está no chão do banheiro, toda a força resultante na balança vem da força da gravidade puxando o corpo em pé na balança para baixo. Mas em umelevador acelerado,quando o elevador começa a acelerar ou desacelerar, a aceleração total da massa na escala não é apenas degmas também do movimento do elevador.

Se o elevador estiver acelerando para cima na direção oposta deg, a aceleração líquida será ligeiramente menor queg, resultando em uma força líquida ligeiramente menor (uma vez queF_internet = mae assumindo que a aceleração do elevador é menor em magnitude do queg). A escala, portanto, exibirá umnúmero menordo que quando está parado. Por outro lado, ao acelerar para baixo, háaceleração adicionalna direção deg,resultando em uma força líquida maior na escala, e exibirá umnúmero maior​.

Observe que este ésó é verdade quando o elevador está acelerando. Em uma velocidade constante para cima ou para baixo (o que a maioria dos passageiros pode esperar!), A aceleração líquida e, portanto, a força resultante não difere da escala que não está se movendo no chão do banheiro.

Outra maneira fácil de "perder peso" instantaneamente é colocar uma balança em uma inclinação, em vez de apoiá-la no chão. Desenhar um diagrama de corpo livre das forças na escala e entender como a escala funciona revela por que isso é verdade.

Novamente, a escala funciona registrando a força da gravidade agindo sobre ela para baixo na escala. A força da gravidade é sempre direcionada para o centro da Terra. Quando a escala está plana no chão do banheiro, ela está diretamente para baixo em 90 graus.

Porém, quando a escala é inclinada, por exemplo, sentado em uma rampa a 20 graus, a força da gravidade énão mais perpendicular à escala. Resolver a força da gravidade em seus componentes revela queo componente perpendicular,aquele que vai direto para a escala e, portanto, serve como fonte de leitura da escala, émenor do que a força total da gravidade. Assim, a escala exibe umnúmero menorquando inclinado do que quando plano no chão.

Massa e pesonão são intercambiável em física! Muitas equações e conceitos dependem da massa de um objeto ou da massa de vários objetos. Peso é apenas um conceito útil em situações da física newtoniana, como analisar forças nas situações descritas aqui.