Масу и тежину је лако збунити. Разлика је више од нечега што мучи ученике који раде домаће задатке - она је у првом плану науке. Можете помоћи деци да ово разумеју прелажењем јединица и дискусијом о гравитацији, одакле долази маса и како маса и тежина делују у различитим ситуацијама.
Маса наспрам тежине
Важна разлика између масе и тежине је та што је тежина сила, а маса није. Једноставна дефиниција тежине за децу је: тежина се односи на силу која гравитација делује на предмет. Једноставна дефиниција масе за децу је: маса одражава количину материје (тј. Електрона, протона и неутрона) коју предмет садржи. Можемо поставити вагу на Месец и тамо измерити неки предмет. Тежина ће бити другачија јер је сила гравитације различита. Али маса ће бити иста.
Неки масовни примери за децу могу да укључују различите количине глине; како се уклањају комади глине, маса предмета се смањује. Маса се може додати у другу куглу глине, повећавајући њену масу.
У Сједињеним Државама, кућне и комерцијалне ваге мере тежину у килограмима, меру силе, док у у скоро свакој другој земљи на свету ваге се мере у метричким јединицама, као што су грами или килограми (1.000 грама). Иако бисте могли рећи да нешто „тежи“ 10 килограма, заправо говорите о његовој маси, а не о тежини. У науци се тежина мери у Њутнима, јединици силе, али се то не користи у свакодневном животу.
Тежина: сила услед гравитације
Тежина је сила којом гравитација делује на предмет. Да бисте претворили масу и тежину, користите вредност за гравитационо убрзање г = 9,81 метара у секунди на квадрат. Да бисте израчунали тежину, В, у њутнима, множите масу, м, у килограмима пута г: В = мг. Да бисте добили масу из тежине, поделите тежину са г: м = В / г. Метричка скала користи ту једначину да би вам дала масу, иако унутрашњи рад скале реагује на силу.
Са децом је корисно разговарати о тежини на другој планети, месецу или астероиду. Вредност г је различита, али принцип је исти. Међутим, формуле се примењују само у близини површине, где се гравитационо убрзање не мења много са локацијом. Далеко од површине, треба да користите Њутнову формулу за гравитациону силу између два удаљена објекта. Међутим, не називамо ову силу тежином.
Њутнови закони покрета
Њутнов први закон кретања каже да предмети у мировању теже да мирују, док предмети у покрету остају у покрету. Њутнов други закон каже да је убрзање, а, објекта једнако нето сили на њему, Ф, подељеној са његовом масом: а = Ф / м. Убрзање је промена кретања, па за промену стања кретања објекта примените силу. Инерција или маса предмета одупире се промени.
Будући да је убрзање својство кретања, а не материје, можете га измерити без бриге о сили или маси. Претпоставимо да на предмет примените познату механичку силу, измерите његово убрзање и на основу тога израчунате његову масу. Ово је инерцијална маса објекта. Затим уредите ситуацију у којој је једина сила на предмет гравитација и поново измерите његово убрзање и израчунајте његову масу. То се назива гравитациона маса објекта.
Физичари су се дуго питали да ли су гравитациона и инерцијална маса заиста идентичне. Идеја да су идентични назива се принципом еквиваленције и има важне последице по законе физике. Стотинама година физичари су изводили осетљиве експерименте како би тестирали принцип еквиваленције. Од 2008. године, најбољи експерименти су то потврдили на један део од 10 билиона.