Masa și greutatea sunt ușor de confundat. Diferența este mai mult decât ceva care îi chinuie pe studenți care își fac temele - este în fruntea științei. Puteți ajuta copiii să înțeleagă acest lucru trecând peste unități și discutând despre gravitație, de unde provine masa și cum acționează masa și greutatea în diferite situații.
Masă versus greutate
O diferență importantă între masă și greutate este că greutatea este o forță, în timp ce masa nu este. O definiție simplă a greutății pentru copii este: greutatea se referă la forța gravitațională aplicată unui obiect. O definiție simplă de masă pentru copii este: masa reflectă cantitatea de materie (adică, electroni, protoni și neutroni) pe care o conține un obiect. Putem așeza o balanță pe lună și cântărim un obiect acolo. Greutatea va fi diferită, deoarece puterea gravitației este diferită. Dar masa va fi aceeași.
Unele exemple de masă pentru copii ar putea include cantități diferite de lut; pe măsură ce bucățile de lut sunt îndepărtate, masa obiectului scade. Masa poate fi adăugată la o altă bilă de lut, mărindu-i masa.
În Statele Unite, cântarele de uz casnic și comercial măsoară greutatea în kilograme, o măsură a forței, în timp ce se află în aproape toate celelalte țări din lume, cântarele se măsoară în unități metrice, cum ar fi grame sau kilograme (1.000 grame). Chiar dacă ați putea spune că ceva „cântărește” 10 kilograme, de fapt vorbiți despre masa sa, nu despre greutate. În știință, greutatea se măsoară în Newtons, unitatea de forță, dar aceasta nu este folosită în viața de zi cu zi.
Greutate: Forță datorată gravitației
Greutatea este forța cu care gravitația acționează asupra unui obiect. Pentru a converti între masă și greutate, utilizați valoarea pentru accelerația gravitațională g = 9,81 metri pe secundă pătrat. Pentru a calcula greutatea, W, în Newtoni, înmulțiți masa, m, în kilograme ori g: W = mg. Pentru a obține masa de la greutate, împărțiți greutatea la g: m = W / g. O scară metrică folosește acea ecuație pentru a vă oferi o masă, deși funcționarea interioară a scării răspunde la forță.
Cu copiii, este util să vorbim despre greutate pe altă planetă, luna sau un asteroid. Valoarea lui g este diferită, dar principiul este același. Cu toate acestea, formulele se aplică numai în apropierea suprafeței, unde accelerația gravitațională nu se schimbă prea mult cu locația. Departe de suprafață, trebuie să folosiți formula lui Newton pentru forța gravitațională dintre două obiecte îndepărtate. Cu toate acestea, nu ne referim la această forță ca la greutate.
Legile mișcării lui Newton
Prima lege a mișcării lui Newton afirmă că obiectele în repaus tind să rămână în repaus, în timp ce obiectele în mișcare tind să rămână în mișcare. A doua lege a lui Newton spune că accelerația, a, a unui obiect este egală cu forța netă asupra sa, F, împărțită la masa sa: a = F / m. O accelerație este o schimbare a mișcării, astfel încât pentru a schimba starea de mișcare a unui obiect, aplicați o forță. Inerția sau masa unui obiect rezistă schimbării.
Deoarece accelerația este o proprietate a mișcării, nu materie, o puteți măsura fără să vă faceți griji cu privire la forță sau masă. Să presupunem că aplicați o forță mecanică cunoscută asupra unui obiect, îi măsurați accelerația și, din aceasta, calculați-i masa. Aceasta este masa inerțială a obiectului. Apoi, aranjați o situație în care singura forță asupra obiectului este gravitația și îi măsurați din nou accelerația și calculați masa. Aceasta se numește masa gravitațională a obiectului.
Fizicienii s-au întrebat de multă vreme dacă masa gravitațională și inerțială sunt cu adevărat identice. Ideea că sunt identici se numește principiul echivalenței și are consecințe importante pentru legile fizicii. De sute de ani, fizicienii au efectuat experimente sensibile pentru a testa principiul echivalenței. Începând din 2008, cele mai bune experimente o confirmaseră într-o parte din 10 trilioane.