Innehåll
- Mass mot vikt
- Enheter för massa och vikt
- Vikt: kraft på grund av tyngdekraft
- Newtons Laws of Motion
- Gravitationsversus mot tröghetsmassa
Massa och vikt är lätta att förväxla. Skillnaden är mer än något som plågar eleverna att läxa - det är i framkant inom vetenskapen. Du kan hjälpa barn att förstå detta genom att gå över enheter och genom att diskutera tyngdkraften, var massan kommer ifrån och hur massa och vikt verkar i olika situationer.
Mass mot vikt
En viktig skillnad mellan massa och vikt är att vikten är en kraft medan massan inte är det. Vikt avser specifikt kraften tyngdkraften tillämpas på ett objekt. Mass reflekterar mängden materia (dvs. elektroner, protoner och neutroner) som ett objekt innehåller. Vi kan placera en skala på månen och väga ett objekt där. Vikten kommer att vara annorlunda eftersom tyngdkraften är annorlunda. Men massan kommer att vara densamma.
Enheter för massa och vikt
I USA mäter hushålls- och kommersiella vågar vikt i kilo, ett mått på kraft, medan i nästan alla andra länder i världen mäter skalor i metriska enheter, till exempel gram eller kilogram (1 000 gram). Även om du kan säga att något "väger" 10 kilo, talar du faktiskt om dess massa, inte vikt. I vetenskapen mäts vikt i Newtons, kraftenheten, men det används inte i vardagen.
Vikt: kraft på grund av tyngdekraft
Vikt är den kraft med vilken tyngdkraften verkar på ett föremål. För att konvertera mellan massa och vikt använder du värdet för gravitationsacceleration g = 9,81 meter per sekund i kvadrat. För att beräkna vikten W i Newton multiplicerar du massan, m, i kilogram gånger g: W = mg. För att få massa från vikten delar du vikten med g: m = W / g. En metrisk skala använder den ekvationen för att ge dig en massa, även om skalens inre funktioner svarar på kraft.
Med barn är det bra att prata om vikt på en annan planet, månen eller en asteroid. Värdet på g är annorlunda, men principen är densamma. Formlerna gäller emellertid endast nära ytan, där gravitationsaccelerationen inte förändras mycket med platsen. Långt ifrån ytan måste du använda Newtons formel för gravitationskraften mellan två avlägsna föremål. Vi hänvisar dock inte till denna kraft som vikt.
Newtons Laws of Motion
Newtons första rörelselag säger att objekt i vila tenderar att stanna i vila, medan objekt i rörelse tenderar att förbli i rörelse. Newtons andra lag säger att acceleration, a, av ett objekt är lika med nettokraften på den, F, dividerad med dess massa: a = F / m. En acceleration är en förändring i rörelse, så för att ändra ett objekts rörelsestillstånd tillämpar du en kraft. Objektets tröghet eller massa motstår förändringen.
Gravitationsversus mot tröghetsmassa
Eftersom acceleration är en rörelseegenskap, oavsett roll, kan du mäta den utan att oroa dig för kraft eller massa. Anta att du tillämpar en känd mekanisk kraft på ett föremål, mäter dess acceleration och beräknar utifrån dess massa. Detta är objektets tröghetsmassa. Du ordnar sedan en situation där den enda kraften på objektet är tyngdkraften, och mäter igen dess acceleration och beräknar dess massa. Detta kallas objektets gravitationsmassa. Fysiker har länge undrat om gravitations- och tröghetsmassa verkligen är identisk. Tanken att de är identiska kallas ekvivalensprincipen och har viktiga konsekvenser för fysikens lagar. Under hundratals år har fysiker gjort känsliga experiment för att testa ekvivalensprincipen.Från och med 2008 hade de bästa experimenten bekräftat det till en del av 10 biljoner.