Inhoud
- Massa versus gewicht
- Eenheden voor massa en gewicht
- Gewicht: Kracht vanwege zwaartekracht
- Newtons bewegingswetten
- Zwaartekracht versus inertiële massa
Massa en gewicht zijn gemakkelijk te verwarren. Het verschil is meer dan iets dat studenten huiswerk plaagt - het loopt voorop in de wetenschap. Je kunt kinderen helpen dit te begrijpen door eenheden te doorlopen en de zwaartekracht te bespreken, waar massa vandaan komt en hoe massa en gewicht in verschillende situaties werken.
Massa versus gewicht
Een belangrijk verschil tussen massa en gewicht is dat gewicht een kracht is, terwijl massa dat niet is. Gewicht verwijst specifiek naar de kracht die de zwaartekracht op een object toepast. Massa geeft de hoeveelheid materie weer (d.w.z. elektronen, protonen en neutronen) die een object bevat. We kunnen een schaal op de maan plaatsen en daar een object wegen. Het gewicht zal anders zijn omdat de zwaartekracht anders is. Maar de massa zal hetzelfde zijn.
Eenheden voor massa en gewicht
In de Verenigde Staten meten weegschalen voor huishoudelijk en commercieel gebruik het gewicht in pond, een maat voor kracht, terwijl in bijna elk ander land ter wereld weegschalen worden gemeten in metrische eenheden, zoals gram of kilogram (1.000 gram). Ook al zou je kunnen zeggen dat iets 10 kilogram weegt, je spreekt eigenlijk over de massa, niet over het gewicht. In de wetenschap wordt het gewicht gemeten in Newton, de eenheid van kracht, maar dit wordt niet gebruikt in het dagelijks leven.
Gewicht: Kracht vanwege zwaartekracht
Gewicht is de kracht waarmee zwaartekracht op een object werkt. Om te converteren tussen massa en gewicht, gebruikt u de waarde voor zwaartekrachtversnelling g = 9,81 vierkante meter per seconde. Om het gewicht, W, in Newton te berekenen, vermenigvuldigt u de massa, m, in kilogram maal g: W = mg. Om massa van gewicht te krijgen, deel je het gewicht door g: m = W / g. Een metrische schaal gebruikt die vergelijking om je een massa te geven, hoewel de innerlijke werking van de schaal reageert op kracht.
Bij kinderen is het nuttig om te praten over gewicht op een andere planeet, de maan of een asteroïde. De waarde van g is anders, maar het principe is hetzelfde. De formules zijn echter alleen van toepassing in de buurt van het oppervlak, waar de zwaartekrachtversnelling niet veel verandert met de locatie. Ver van het oppervlak moet je de formule van Newton gebruiken voor de zwaartekracht tussen twee verre objecten. We noemen deze kracht echter niet als gewicht.
Newtons bewegingswetten
De eerste bewegingswet van Newton stelt dat objecten in rust de neiging hebben om in rust te blijven, terwijl objecten in beweging de neiging hebben om in beweging te blijven. De tweede wet van Newton zegt dat de versnelling, a, van een object gelijk is aan de netto kracht erop, F, gedeeld door zijn massa: a = F / m. Een versnelling is een verandering in beweging, dus om de bewegingsstatus van een object te veranderen, oefen je een kracht uit. De traagheid, of massa, van een object verzet zich tegen de verandering.
Zwaartekracht versus inertiële massa
Omdat versnelling een eigenschap van beweging is, maakt niet uit, je kunt het meten zonder je zorgen te maken over kracht of massa. Stel dat u een bekende mechanische kracht op een object uitoefent, de versnelling meet en daaruit de massa berekent. Dit is de traagheidsmassa van het object. U schikt vervolgens een situatie waarin de enige kracht op het object de zwaartekracht is, en meet opnieuw de versnelling en berekent de massa. Dit wordt de zwaartekracht van het object genoemd. Natuurkundigen vragen zich al lang af of zwaartekracht en traagheidsmassa echt identiek zijn. Het idee dat ze identiek zijn, wordt het gelijkwaardigheidsbeginsel genoemd en heeft belangrijke gevolgen voor de natuurwetten. Al honderden jaren voeren natuurkundigen gevoelige experimenten uit om het gelijkwaardigheidsbeginsel te testen.Vanaf 2008 hadden de beste experimenten het bevestigd op één deel in 10 biljoen.