Mass vs. Teža: Kakšna je razlika in zakaj je to pomembno

Ljudje, ki pazijo na svojo težo, bi lahko trdili, da tehtnica ne laže, toda to, kar osebi povedo, je vsaj napačno poimenovanje. Teža je v fizikalnem smislu dejansko asila: Sila teže, ki deluje na maso. Enota sile SI je Newton (N). Masa pa je merilo količine snovi v predmetu. Masna enota SI je kilogram (kg).

Torej, kaj naj tehtnica resnično prikaže osebi, ki išče svojo težo, je vrednost vNewtonov. Za preudarne študente fizike, ki se želijo temu približati sami; vendar deluje naslednje: kilograme, ki jih daje tehtnica, pomnožite z 10 (ali kilograme s 4,5).

Na kratko, glavna razlika med maso in težo je, da je masa atemeljna lastninapredmeta in teža ni. Masa se ne spremeni ne glede na to, kje se nahaja predmet, dokler se mu ne doda ali odšteje. 2300 kg slon je 2300 kg na planetu Zemlja, Luni in sredi vesolja.

Po drugi strani je teža odvisna od lokacije, saj je gravitacijska sila, ki deluje na maso, različna na različnih lokacijah. 2.300 kg slon imautežpribližno 23.000 N na površini Zemlje, vendar le približno šestino te teže na Luni in, če je slon je bil odložen v globokem vesolju, daleč od vpliva katerega koli gravitacijskega polja, ne bi imel teže nasploh.

Druga pomembna razlika med maso in težo, ki izhaja iz njihovih opredelitev, je, da je masa askalarvrednost, saj ni nobene smeri, povezane z vrednostjo v kilogramih, medtem ko je teža silavektor.Teža predmeta je vedno usmerjena enako, kot ga gravitacija vleče nanj.

Masa je tehnično kvantitativna mera vztrajnosti predmeta ali njegove odpornosti proti gibanju. Bolj kot je predmet masiven, manj nanj vplivajo sile, ki delujejo nanj.

Tako kot katero koli silo lahko tudi težo izračunamo z enačbo gravitacijske sile:

Kjegje pospešek zaradi gravitacije blizu Zemljine površine:g =9,8 m / s². Vsak predmet, ki ga pade kamor koli na planetu, pada proti središču Zemlje z vedno večjo hitrostjo: 9,8 m / s hitreje vsako sekundo kot prejšnjo sekundo.

Ta formula pojasnjuje, zakaj množenje mase v kg z 10 (ali v lbs s 4,5, če upoštevamo prvo pretvorbo v enoto SI v kg), hitro približa "dejansko" težo osebe.

Drugje v vesolju je vrednostgje drugačen, saj je pospešek zaradi gravitacije posledica lokalnega gravitacijskega polja velikega telesa. Na majhnem planetu Merkur, na primer,gje le 3,7 m / s². Ker je to le približno 38 odstotkovgna Zemlji je karkoli na Merkurju tehta le približno 38 odstotkov vsega, kar počne na Zemlji.

Kot stroga definicija se teža predmeta v istem gravitacijskem polju ne spremeni. Ne glede na to, ali gre človek gor ali dol v dvigalu, enakogpospešuje enakom, torejF_grav, ali teža, bo enaka.

V resnici obstajajo majhne razlike v vrednostigna različnih lokacijah okoli velikega telesa, na primer na severnem tečaju proti ekvatorju na Zemlji ali v notranjosti proti sončni površini. Toda približevanje konstantne vrednosti povsod v gravitacijskem polju je običajno dovolj za študente fizike.

Kljub temu so opazni vozniki dvigal morda včasih opaziličutititežji ali lažji od običajnega na različnih točkah vožnje. Njihovočitno​ ​utežise spreminjajo, ker imajo njihova telesa vztrajnost ali pa se upirajo spremembam njihovega gibanja.

Ko se dvigalo začne dvigati, njihova telesa mirujejo in se upirajo gibanju navzgor, zaradi česar se za trenutek počutijo težje, dokler se ne prilagodijo gibanju. Vzvratno velja za trenutek, ko se dvigalo začne spuščati. Vendar pa je nobena oseba ni imeladejanska težaspremembe.

Kaj pa branje tehtnice za iste ljudi, ki gredo gor in dol po dvigalu? Tudi tukaj se zdi, da tehtnica laže, vendar tokrat ne zgolj z napačno besedo.

Tehtnica deluje z merjenjemneto silaki deluje na to. Ko je še vedno na tleh kopalnice, celotna neto sila na tehtnici deluje od sile teže, ki telo, ki stoji na tehtnici, potegne navzdol. Toda napospeševalno dvigalo,ko dvigalo začne pospeševati ali upočasnjevati, skupni pospešek mase na tehtnici ni samo odgampak tudi zaradi gibanja dvigala.

Če dvigalo pospešuje navzgor v nasprotni smerig, neto pospešek bo nekoliko manjši odg, kar ima za posledico nekoliko manjšo neto silo (odF_mreža = main ob predpostavki, da je pospešek dvigala manjši od velikostig). Na tehtnici bo torej prikazan amanjše številokot takrat, ko je še vedno. Nasprotno pa pri pospeševanju navzdol obstajadodatni pospešekv smerig,kar ima za posledico večjo neto silo na lestvici in bo prikazala avečje število​.

Upoštevajte, da je tovelja le, ko dvigalo pospešuje. Pri konstantni hitrosti navzgor ali navzdol (na kar bi lahko upala večina potnikov!) Se neto pospešek in s tem neto sila ne razlikuje od skale, ki se ne premika po tleh kopalnice.

Drug preprost način za takojšnje "hujšanje" je, da tehtnico namestite na naklon in ne ravno na tla. Risanje diagrama sil na lestvici in razumevanje delovanja lestvice razkrije, zakaj je to res.

Lestvica spet deluje tako, da v lestvico registrira silo gravitacije, ki deluje nanjo navzdol. Sila teže je vedno usmerjena proti središču Zemlje. Ko je tehtnica ravno na tleh kopalnice, je ta neposredno navzdol pri 90 stopinjah.

Ko je tehtnica nagnjena, na primer sedeč na klančini pri 20 stopinjah, je sila teženi več pravokotna na lestvico. Razrešitev sile gravitacije na njene sestavne dele to razkrivapravokotna komponenta,tisti, ki gre naravnost v tehtnico in je tako vir odčitka tehtnice, jemanjša od skupne gravitacijske sile. Tako tehtnica prikaže amanjše številoko je nagnjen kot ravno na tleh.

Masa in težaniso zamenljivi v fiziki! Številne enačbe in koncepti so odvisni od mase predmeta ali mase več predmetov. Teža je v uporabniških situacijah Newtonove fizike le koristen koncept, kot je analiziranje sil v tukaj opisanih situacijah.