Masse vs. vægt: Hvad er forskellen & hvorfor det er vigtigt

Folk, der ser deres vægt, kan muligvis hævde, at vægte ikke lyver, men hvad de gør fortæller en person er i det mindste en fejlnummer. Vægt, fysisk set, er faktisk en kraft
: Tyngdekraften, der virker på en masse. SI-kraftenheden er Newton (N). Masse er på den anden side et mål på mængden af stof i et objekt. SI-masseenheden er kilogram (kg).

Så hvad skalaen virkelig skal vise til en person, der søger deres vægt, er en værdi i Newton
. For de kræsne fysikstuderende, der selv ønsker at tilnærme sig dette; følgende fungerer imidlertid: Multipliser bare de kg, som skalaen giver med 10 (eller pundene med 4,5).
Hvad er forskellen mellem masse og vægt?

I en nøddeskal er den største forskel mellem masse og vægt vægt er, at masse er en grundlæggende egenskab ved et objekt, og vægt er ikke. Masse ændres ikke, uanset hvor et objekt befinder sig, indtil materie tilføjes eller trækkes fra det. En 2.300 kg elefant er 2.300 kg på planeten Jorden, månen og midt i rummet.

Vægt afhænger på den anden side af placering, da tyngdekraften, der virker på massen, er forskellig forskellige steder . En 2300 kg elefant har en vægt
på ca. 23.000 N på Jordens overflade, men kun ca. en sjettedel af den vægt på månen og, hvis elefanten blev afsat i dybe rum, langt fra påvirkningen af enhver tyngdekraft felt, ville det overhovedet ikke have nogen vægt.

En anden vigtig sondring mellem masse og vægt, der følger af deres definitioner, er, at masse er en skalær-værdi, da der ikke er nogen retning forbundet med en værdi i kilogram, mens vægt er en kraft vektor.
Et objekts vægt er altid rettet på samme måde som tyngdekraften trækker på det.

Masse teknisk er et kvantitativt mål for et objekts inerti, eller dens modstand mod bevægelse. Jo mere massiv en genstand er, desto mindre påvirkes den af kræfter, der virker på den.
Vægt: Tyngdekraften

Som enhver kraft, kan vægten beregnes ved hjælp af gravitationskraft ligningen:

F _{grav \u003d mg}

Hvor g
er accelerationen på grund af tyngdekraft nær jordoverfladen: g \u003d
9,8 m /s ^{2. Enhver genstand, der falder overalt på planeten, falder mod Jordens centrum i en stigende hastighed: 9,8 m /s hurtigere hvert sekund end det forrige sekund.}

Denne formel forklarer, hvorfor man multiplicerer masse i kg med 10 ( eller i lbs med 4,5, for at tage højde for den første konvertering til SI-enheden på kg) giver en hurtig tilnærmelse af en persons "rigtige" vægt.

Et andet sted i universet er værdien af g
er anderledes, da acceleration på grund af tyngdekraften er et resultat af et stort legems lokale tyngdefelt. På den lille planet Mercury, for eksempel, g
er kun 3,7 m /s ^{2. Fordi det kun er ca. 38 procent af g
på Jorden, vejer alt på Kviksølv kun ca. 38 procent af det, det gør på Jorden.
Tilsyneladende vægt}

Som en streng definition er et objekt vægten i det samme tyngdefelt ændres ikke. Uanset om en person går op eller ned i en elevator, den samme g
fremskynder den samme m
, så F _{grav
, eller vægt, vil være den samme.}

I virkeligheden er der små forskelle i værdien af g
på forskellige steder omkring et stort legeme, såsom på Nordpolen versus Ækvator på Jorden, eller i Men tilnærmelse af en konstant værdi for overalt i et tyngdefelt er normalt tilstrækkeligt for fysikstuderende.

Når det er sagt, kan observante liftkørere have bemærket, at de nogle gange føler sig tungere eller lettere end normalt på forskellige punkter i turen. Deres tilsyneladende
vægt
ændrer sig, fordi deres kroppe har inerti, eller de modstår ændringer i deres bevægelse.

Når en elevator begynder at stige, er deres kroppe stille og modstår bevægelse opad, hvilket får dem til at føle sig tungere et øjeblik, indtil de tilpasser sig at bevæge sig. Det modsatte er tilfældet et øjeblik, når elevatoren begynder at falde. Men på intet tidspunkt ændrede personens faktiske vægt
ændringer.
Skalaer på en accelererende elevator |

Hvad med læsningen af skalaen for de samme mennesker, der går op og ned i elevatoren? Også her kan det se ud som om skalaen ligger, men denne gang ikke blot med en fejlnummer.

Skalaen fungerer ved at måle nettokraften, der virker på den. Når det stadig er på badeværelsets gulv, er hele nettokraften på skalaen fra tyngdekraften, der trækker kroppen, der står på skalaen nedad. Men på en accelererende elevator,
når elevatoren begynder at fremskynde eller bremse, er den samlede acceleration af massen på skalaen ikke kun fra g
men også fra elevatorens bevægelse .

Hvis elevatoren accelererer opad i den modsatte retning af g
, vil nettaccelerationen være lidt mindre end g
, hvilket resulterer i en lidt mindre nettokraft ( da F _{net \u003d ma
og antager, at elevatorens acceleration er mindre i størrelse end g
). Skalaen viser derfor et mindre antal, end når den stadig er. Omvendt, når der accelereres nedad, er der yderligere acceleration
i retning af g, hvilket resulterer i en større nettokraft på skalaen, og det vil vise et større antal.}

Bemærk, at dette kun er , når elevatoren accelererer
. Ved konstant hastighed op eller ned (som de fleste passagerer måske håber på!) Adskiller nettoaccelerationen og dermed nettokraften sig ikke fra skalaen, der ikke bevæger sig på badeværelsets gulv.
Vægte på skråning

En anden nem måde at øjeblikkeligt "tabe sig" er at sætte en skala på en hældning snarere end flad på gulvet. At tegne et frit legemsdiagram over kræfterne på skalaen og forstå, hvordan skalaen fungerer, afslører, hvorfor dette er sandt.

Igen, skalaen fungerer ved at registrere tyngdekraften, der virker på den nedad, i skalaen . Tyngdekraften er altid rettet mod Jordens centrum. Når skalaen er flad på badeværelsegulvet, er denne direkte nedad i 90 grader.

Når skalaen er skråstillet, for eksempel ved at sidde på en rampe ved 20 grader, er tyngdekraften nej længere vinkelret på skalaen
. At løse tyngdekraften i dens komponenter afslører, at den vinkelrette komponent,
den der går lige ind i skalaen og således tjener som kilde til skalaens aflæsning, er mindre end den samlede tyngdekraft. Således viser skalaen et mindre antal, når det er skråtstillet, end når det er fladt på gulvet.
Hvorfor kende forskellen i masse vs. vægtmæssige forhold |

Masse og vægt kan ikke udskiftes i fysik! Mange ligninger og begreber afhænger af et objekts masse eller af flere objekts masser. Vægt er kun et nyttigt koncept i Newtons fysiske situationer, som at analysere kræfter i de her beskrevne situationer.