Зміст
- Маса проти ваги
- Одиниці для маси та ваги
- Вага: сила через гравітацію
- Закони руху Ньютона
- Гравітаційна проти інерціальної маси
Маса і вага легко плутати. Різниця - це щось більше, ніж те, що шкодить учням виконувати домашні завдання - це на передньому плані науки. Ви можете допомогти дітям зрозуміти це, переходячи через одиниці та обговоривши гравітацію, звідки походить маса, і як маса і вага діють у різних ситуаціях.
Маса проти ваги
Важливою відмінністю маси і ваги є те, що вага - це сила, а маса - ні. Вага конкретно відноситься до сили тяжіння, що застосовується до предмета. Маса відображає кількість речовини (тобто електронів, протонів і нейтронів), яку містить об'єкт. Ми можемо розмістити масштаб на Місяці і зважити там предмет. Вага буде різною, оскільки сила тяжіння різна. Але маса буде однаковою.
Одиниці для маси та ваги
У Сполучених Штатах побутові та комерційні ваги вимірюють вагу в фунтах, міру сили, тоді як майже в усіх інших країнах світу ваги вимірюються в метричних одиницях, таких як грами або кілограми (1000 грам). Хоча ви можете сказати, що щось «важить» 10 кілограмів, ви насправді говорите про його масу, а не про вагу. У науці вага вимірюється в ньютонах, одиниці сили, але це не використовується в повсякденному житті.
Вага: сила через гравітацію
Вага - сила, з якою гравітація діє на предмет. Щоб перетворити між масою і вагою, ви використовуєте значення для гравітаційного прискорення g = 9,81 метра в секунду в квадраті. Для обчислення ваги, Вт, у ньютонах ви множите масу, м, у кілограмах разів на г: W = мг. Щоб отримати масу від ваги, ви розділите вагу на g: m = W / g. Метрична шкала використовує це рівняння для отримання вашої маси, хоча внутрішня робота шкали відповідає силі.
З дітьми корисно поговорити про вагу на іншій планеті, Місяці чи астероїді. Значення g різна, але принцип той самий. Однак формули застосовуються лише біля поверхні, де гравітаційне прискорення не сильно змінюється з розташуванням. Далеко від поверхні, ви повинні використовувати формулу Ньютона для сили тяжіння між двома віддаленими об'єктами. Однак ми не називаємо цю силу як вагу.
Закони руху Ньютона
Перший закон руху Ньютона говорить, що предмети в спокої мають тенденцію залишатися в спокої, тоді як предмети в русі мають тенденцію залишатися в русі. Другий закон Ньютона говорить, що прискорення a, об'єкта дорівнює чистій силі на нього F, поділеній на його масу: a = F / m. Прискорення - це зміна руху, тому для зміни стану руху об'єкта застосуйте силу. Інерція або маса об'єкта чинить опір зміні.
Гравітаційна проти інерціальної маси
Оскільки прискорення є властивістю руху, неважливо, його можна виміряти, не турбуючись про силу чи масу. Припустимо, ви застосовуєте відому механічну силу на предмет, вимірюєте його прискорення і з цього обчислюєте його масу. Це інерційна маса об'єкта. Потім ви влаштовуєте ситуацію, коли єдиною силою на об’єкт є сила тяжіння, і знову вимірюєте його прискорення і обчислюєте його масу. Це називається гравітаційною масою об'єкта. Фізики давно замислювалися про те, чи справді гравітаційна та інерційна маса справді однакові. Ідея про те, що вони однакові, називається принципом еквівалентності і має важливі наслідки для законів фізики. Протягом сотень років фізики проводили чутливі експерименти, щоб перевірити принцип еквівалентності.Станом на 2008 рік, найкращі експерименти підтвердили це на одну частину в 10 трлн.