Kütle vs. Ağırlık: Fark Nedir ve Neden Önemlidir?

Kilolarını izleyen insanlar, terazinin yalan söylemediğini iddia edebilir, ancak bir kişiye söyledikleri, en azından bir yanlış isimdir. Ağırlık, fizik terimleriyle, aslında birgüç: Bir kütleye etki eden yerçekimi kuvveti. SI kuvvet birimi Newton'dur (N). Öte yandan kütle, bir nesnedeki madde miktarının bir ölçüsüdür. SI kütle birimi kilogramdır (kg).

Yani tartının kendi ağırlığını arayan bir kişiye gerçekten göstermesi gereken şey,Newton. Buna kendileri yaklaşmak isteyen seçici fizik öğrencileri için; ancak, aşağıdakiler işe yarar: Sadece ölçeğin verdiği kilogramı 10 (veya poundu 4,5 ile) çarpın.

Özetle, kütle ve ağırlık arasındaki temel fark, kütlenin birtemel özellikbir nesne ve ağırlık değildir. Kütle, bir cismin nerede olduğu önemli değil, madde eklenene veya ondan çıkarılana kadar değişmez. 2.300 kg'lık bir fil, Dünya gezegeninde, ayda ve uzayın ortasında 2.300 kg'dır.

Öte yandan ağırlık, kütleye etki eden yerçekimi kuvveti farklı yerlerde farklı olduğundan, konuma bağlıdır. 2.300 kg'lık bir filin

Tanımlarından çıkan kütle ve ağırlık arasındaki bir diğer önemli ayrım, kütlenin birskalerkilogram cinsinden bir değerle ilişkili bir yön olmadığı için ağırlık bir kuvvettirvektör.Bir cismin ağırlığı her zaman yerçekiminin onu çektiği gibi yönlendirilir.

Teknik olarak kütle, bir nesnenin eylemsizliğinin veya harekete karşı direncinin nicel bir ölçüsüdür. Bir nesne ne kadar büyükse, üzerine etki eden kuvvetlerden o kadar az etkilenir.

Herhangi bir kuvvet gibi, ağırlık da yerçekimi kuvveti denklemi kullanılarak hesaplanabilir:

NeredegDünya yüzeyine yakın yerçekiminden kaynaklanan ivmedir:g =9,8 m/s². Gezegenin herhangi bir yerine bırakılan herhangi bir nesne, giderek artan bir hızla Dünya'nın merkezine doğru düşer: her saniye bir önceki saniyeden 9,8 m/s daha hızlıdır.

Bu formül, kütlenin kg cinsinden 10 ile (veya ilk olarak kg'ın SI birimine dönüştürülmesini hesaba katmak için libre cinsinden 4,5 ile) çarpılmasının, bir kişinin "gerçek" ağırlığına hızlı bir yaklaşım verdiğini açıklar.

Evrenin başka bir yerinde, değerigfarklıdır, çünkü yerçekimine bağlı ivme, büyük bir cismin yerel yerçekimi alanının bir sonucudur. Örneğin, küçük gezegen Merkür'de,gsadece 3,7 m/s². Çünkü bu sadece yüzde 38'igDünya'da, Merkür'deki herhangi bir şey, Dünya'daki ağırlığının yalnızca yüzde 38'i kadardır.

Kesin bir tanım olarak, aynı yerçekimi alanındaki bir nesnenin ağırlığı değişmez. Bir insan asansörde yukarı veya aşağı iniyor olsun, aynıgaynı hızlanıyorm, yaniF_yerçekimiveya ağırlık aynı olacaktır.

Gerçekte, değerinde küçük farklılıklar vardır.gBüyük bir cismin etrafındaki farklı konumlarda, örneğin Kuzey Kutbu'na karşı Dünya'daki Ekvator'da veya içte Güneş'in yüzeyinde olduğu gibi. Ancak bir yerçekimi alanındaki her yer için sabit bir değere yaklaşmak fizik öğrencileri için genellikle yeterlidir.

Bununla birlikte, gözlemci asansör sürücüleri bazen fark etmiş olabilirler.hissetmeksürüşün farklı noktalarında normalden daha ağır veya daha hafif. Onlarınbelirgin​ ​ağırlıklarvücutlarının ataleti olduğu için değişiyorlar veya hareketlerindeki değişikliklere direniyorlar.

Bir asansör yükselmeye başladığında, bedenleri hareketsizdir ve yukarı doğru harekete direnir, hareket etmeye alışana kadar bir an için kendilerini daha ağır hissettirir. Asansörün alçalmaya başladığı bir an için bunun tersi geçerlidir. Ancak, hiçbir noktada kişiningerçek ağırlıkdeğişiklik.

Asansörde inip çıkan aynı kişiler için terazinin okunmasına ne dersiniz? Burada yine ölçek yalan gibi görünebilir, ancak bu sefer sadece bir yanlış adlandırma ile değil.

Ölçek ölçerek çalışırnet kuvvetüzerinde hareket ediyor. Hala banyo zeminindeyken, tartıdaki tüm net kuvvet, tartının üzerinde duran vücudu aşağı doğru çeken yerçekimi kuvvetindendir. Ama birhızlanan asansör,asansör hızlanmaya veya yavaşlamaya başladığında, ölçekteki kütlenin toplam ivmesi sadecegama aynı zamanda asansörün hareketinden de.

Asansör ters yönde yukarı doğru hızlanıyorsag, net ivme biraz daha küçük olacaktırg, biraz daha küçük bir net kuvvetle sonuçlanır (çünküF_ağ = anneve asansörün ivmesinin büyüklük olarak daha küçük olduğunu varsayarsakg). Bu nedenle ölçek birdaha küçük sayıhala olduğu zamandan daha. Tersine, aşağı doğru hızlanırken,ek hızlanmayönündeg,ölçekte daha büyük bir net kuvvetle sonuçlanır ve birdaha büyük sayı​.

Bunun olduğunu unutmayınsadece asansör hızlanırken doğrudur. Yukarı veya aşağı sabit bir hızda (çoğu yolcu bunu umabilir!), net ivme ve dolayısıyla net kuvvet, banyo zemininde hareket etmeyen ölçekten farklı değildir.

Anında "kilo vermenin" bir başka kolay yolu da tartıyı yere düz koymak yerine eğimli bir yere koymaktır. Terazi üzerindeki kuvvetlerin serbest cisim diyagramını çizmek ve terazinin nasıl çalıştığını anlamak bunun neden doğru olduğunu ortaya çıkarır.

Yine terazi, üzerinde aşağı doğru hareket eden yerçekimi kuvvetini teraziye kaydederek çalışır. Yerçekimi kuvveti her zaman Dünya'nın merkezine doğru yönlendirilir. Baskül banyo zemininde düz olduğunda, bu doğrudan 90 derece aşağı doğrudur.

Terazi eğildiğinde, örneğin 20 derecelik bir rampada otururken, yerçekimi kuvvetiartık ölçeğe dik değil. Yerçekimi kuvvetini bileşenlerine ayırmak, şunu ortaya koymaktadır:dikey bileşen,doğrudan ölçeğe giren ve böylece ölçeğin okumasının kaynağı olarak hizmet eden,toplam yerçekimi kuvvetinden daha küçük. Böylece, ölçek bir gösterirdaha küçük sayızeminde düz olduğundan daha eğimli olduğunda.

Kütle ve ağırlıkdeğiller fizikte değiştirilebilir! Birçok denklem ve kavram, bir nesnenin kütlesine veya birden fazla nesnenin kütlesine bağlıdır. Ağırlık, burada açıklanan durumlarda kuvvetleri analiz etmek gibi, Newton fiziği durumlarında yalnızca yararlı bir kavramdır.