Oamenii care își urmăresc greutatea ar putea susține că cântarul nu minte, dar ceea ce spun unei persoane este, cel puțin, un nume greșit. Greutatea, în termeni fizici, este de fapt oforta: Forța gravitației care acționează asupra unei mase. Unitatea de forță a SI este Newtoni (N). Masa, pe de altă parte, este o măsură a cantității de materie dintr-un obiect. Unitatea de masă SI este kilogramul (kg).
Deci, ceea ce ar trebui să arate într-adevăr cântarul unei persoane care își caută greutatea este o valoare înNewtoni. Pentru studenții fizici cu discernământ care doresc să se apropie de ei înșiși; cu toate acestea, următoarele lucrări: Doar înmulțiți kilogramele pe care le dă scara cu 10 (sau lire sterline cu 4,5).
Care este diferența dintre masă și greutate?
Pe scurt, principala diferență între masă și greutate este că masa este aproprietate fundamentalăa unui obiect și greutatea nu este. Masa nu se schimbă indiferent unde se află un obiect până când materia nu este adăugată sau scăzută din acesta. Un elefant de 2.300 kg este de 2.300 kg pe planeta Pământ, pe lună și în mijlocul spațiului.
Greutatea, pe de altă parte, depinde de locație, deoarece forța gravitațională care acționează asupra masei este diferită în diferite locații. Un elefant de 2.300 kg are ogreutatede aproximativ 23.000 N pe suprafața Pământului, dar doar aproximativ o șesime din greutatea pe Lună și, dacă este elefantul a fost depus în spațiul profund, departe de influența oricărui câmp gravitațional, nu ar avea nicio greutate deloc.
O altă distincție importantă între masă și greutate care rezultă din definițiile lor este aceea că masa este ascalarvaloare, deoarece nu există o direcție asociată cu o valoare în kilograme, în timp ce greutatea este o forțăvector.Greutatea unui obiect este întotdeauna direcționată în același mod în care gravitația atrage asupra sa.
Masa tehnic este o măsură cantitativă a inerției unui obiect sau a rezistenței sale la mișcare. Cu cât un obiect este mai masiv, cu atât este mai puțin afectat de forțele care acționează asupra acestuia.
Greutate: Forța gravitației
Ca orice forță, greutatea poate fi calculată folosind ecuația forței gravitaționale:
F_ {grav} = mg
Undegeste accelerația datorată gravitației în apropierea suprafeței Pământului:g =9,8 m / s2. Orice obiect aruncat oriunde pe planetă cade spre centrul Pământului cu o rată din ce în ce mai mare: cu 9,8 m / s mai rapid în fiecare secundă decât în secunda precedentă.
Această formulă explică de ce multiplicarea masei în kg cu 10 (sau în lbs cu 4,5, pentru a explica prima conversie în unitatea SI a kg) oferă o aproximare rapidă a greutății „reale” a unei persoane.
În altă parte a universului, valoarea luigeste diferit, deoarece accelerația datorată gravitației este rezultatul câmpului gravitațional local al unui corp mare. Pe mica planetă Mercur, de exemplu,geste de numai 3,7 m / s2. Pentru că asta reprezintă doar aproximativ 38% dingpe Pământ, orice pe Mercur cântărește doar aproximativ 38% din ceea ce face pe Pământ.
Greutate aparentă
Ca definiție strictă, greutatea unui obiect în același câmp gravitațional nu se schimbă. Fie că o persoană urcă sau coboară într-un lift, la felgaccelerează la felm, asa deFgrav, sau greutatea, va fi aceeași.
În realitate, există mici diferențe în ceea ce privește valoareagîn diferite locații din jurul unui corp mare, cum ar fi la Polul Nord față de Ecuatorul de pe Pământ sau în interior față de suprafața Soarelui. Dar aproximarea unei valori constante pentru pretutindeni într-un câmp gravitațional este de obicei suficientă pentru studenții la fizică.
Acestea fiind spuse, călăreții cu ascensoare observatori ar fi putut observa uneorisimtmai grele sau mai ușoare decât în mod normal în diferite puncte ale călătoriei. Al loraparent greutățise schimbă deoarece corpurile lor au inerție sau rezistă schimbărilor la mișcarea lor.
Când un lift începe să se ridice, corpurile lor sunt nemișcate și rezistă mișcării ascendente, făcându-le să se simtă mai grele pentru o clipă până când se adaptează la mișcare. Reversul este adevărat pentru un moment în care liftul începe să coboare. Cu toate acestea, în niciun moment al persoanei nu a făcut-ogreutatea actualaSchimbare.
Cântare pe un ascensor accelerat
Dar citirea baremului pentru aceiași oameni care urcă și coboară în lift? Din nou, scara ar putea părea să mintă, dar de data aceasta nu pur și simplu cu un nume greșit.
Scara funcționează prin măsurareaforta netaacționând asupra ei. Când este încă pe podeaua băii, întreaga forță netă de pe cântar provine din forța gravitațională care trage corpul în picioare pe cântar în jos. Dar pe unlift accelerat,când liftul începe să accelereze sau să încetinească, accelerația totală a masei pe scară nu este doar de lagdar și din mișcarea liftului.
Dacă liftul accelerează în sus în direcția opusă ag, accelerația netă va fi puțin mai mică decâtg, rezultând o forță netă puțin mai mică (din moment ceFnet = mași presupunând că accelerația liftului este mai mică ca magnitudine decâtg). Prin urmare, scala va afișa unnumăr mai micdecât atunci când este încă. În schimb, atunci când accelerați în jos, existăaccelerare suplimentarăin directiag,rezultând o forță netă mai mare pe scară și va afișa unnumăr mai mare.
Rețineți că acesta esteadevărat numai atunci când liftul accelerează. La o viteză constantă în sus sau în jos (ceea ce ar putea spera majoritatea pasagerilor!), Accelerația netă și, astfel, forța netă nu diferă de scara care nu se mișcă pe podeaua băii.
Cântare pe înclinare
O altă modalitate ușoară de a „pierde în greutate” instantaneu este să puneți o cântare pe o înclinație, mai degrabă decât pe podea. Desenarea unei diagrame cu corp liber a forțelor pe scară și înțelegerea modului în care funcționează scara, dezvăluie de ce este adevărat.
Din nou, scara funcționează prin înregistrarea forței de greutate care acționează asupra ei în jos în scară. Forța gravitațională este întotdeauna îndreptată spre centrul Pământului. Când cântarul este plat pe podeaua băii, acesta este direct în jos la 90 de grade.
Cu toate acestea, când scara este înclinată, de exemplu așezată pe o rampă la 20 de grade, forța gravitațională estenu mai perpendicular pe scară. Rezolvarea forței gravitației în componentele sale relevă căcomponenta perpendiculară,cel care merge direct în scară și servește astfel ca sursă de citire a scării, estemai mică decât forța totală de greutate. Astfel, scara afișează unnumăr mai miccând este înclinat decât când este plat pe podea.
De ce să cunoaștem diferența în masă vs. Greutatea contează
Masă și greutatenu sunt interschimbabil în fizică! Multe ecuații și concepte depind de masa unui obiect sau de masele mai multor obiecte. Greutatea este doar un concept util în situațiile de fizică newtoniană, cum ar fi analiza forțelor în situațiile descrise aici.