Съдържание
- Маса спрямо теглото
- Единици за маса и тегло
- Тегло: сила поради гравитацията
- Нютонови закони за движение
- Гравитационна спрямо инерционна маса
Масата и теглото са лесно объркани. Разликата е повече от нещо, което накара учениците да правят домашни задачи - тя е начело на науката. Можете да помогнете на децата да разберат това, като преминете през единици и като обсъдите гравитацията, откъде идва масата и как действат масата и теглото в различни ситуации.
Маса спрямо теглото
Важна разлика между масата и теглото е, че теглото е сила, докато масата не е. Теглото се отнася конкретно за силата, която гравитацията важи за обект. Масата отразява количеството материя (т.е. електрони, протони и неутрони), които обектът съдържа. Можем да поставим везна върху Луната и да претеглим предмет там. Теглото ще бъде различно, защото силата на гравитацията е различна. Но масата ще бъде същата.
Единици за маса и тегло
В Съединените щати, домакинските и търговските везни измерват теглото в килограми, мярка за сила, докато в почти всяка друга страна в света везните се измерват в метрични единици, като грамове или килограми (1000 грама). Въпреки че може да се каже, че нещо "тежи" 10 килограма, вие всъщност говорите за неговата маса, а не за тегло. В науката теглото се измерва в Нютоните, единицата на силата, но това не се използва в ежедневието.
Тегло: сила поради гравитацията
Теглото е силата, с която гравитацията действа върху обект. За да преобразувате между маса и тегло, използвате стойността за гравитационно ускорение g = 9,81 метра в секунда в квадрат. За да изчислите теглото, W, в Нютони, умножавате масата, m, в килограми пъти g: W = mg. За да получите маса от теглото, разделяте теглото на g: m = W / g. Метричната скала използва това уравнение, за да ви даде маса, въпреки че вътрешната работа на скалата отговаря на сила.
С децата е полезно да говорите за теглото на друга планета, Луната или астероид. Стойността на g е различна, но принципът е един и същ. Формулите обаче се прилагат само в близост до повърхността, където гравитационното ускорение не се променя много с местоположението. Далеч от повърхността, трябва да използвате формулата на Нютон за гравитационната сила между два отдалечени обекта. Ние обаче не наричаме тази сила като тежест.
Нютонови закони за движение
Първият закон на движението на Нютон гласи, че обектите в покой са склонни да стоят в покой, докато обектите в движение са склонни да остават в движение. Вторият закон на Нютон казва, че ускорението, a, на обект е равно на нетната сила върху него, F, разделена на неговата маса: a = F / m. Ускорението е промяна в движението, така че за да промените състоянието на движение на обекта, приложите сила. Инерцията или масата на даден обект устоява на промяната.
Гравитационна спрямо инерционна маса
Тъй като ускорението е свойство на движението, без значение, можете да го измерите, без да се притеснявате за сила или маса. Да предположим, че прилагате известна механична сила върху даден обект, измервате неговото ускорение и от това изчислявате неговата маса. Това е инерционната маса на обекта. След това уреждате ситуация, в която единствената сила върху обекта е гравитацията и отново измервате ускорението му и изчислявате неговата маса. Това се нарича гравитационна маса на обекта. Физиците отдавна се чудят дали гравитационната и инерционната маса са наистина идентични. Идеята, че те са идентични, се нарича принцип на еквивалентност и има важни последици за законите на физиката. В продължение на стотици години физиците провеждат чувствителни експерименти, за да тестват принципа на еквивалентност.От 2008 г. най-добрите експерименти са го потвърдили до една част от 10 трилиона.