Sisu
- Mass versus kaal
- Massi ja kaalu ühikud
- Kaal: gravitatsioonist tulenev jõud
- Newtoni liikumisseadused
- Gravitatsiooniline ja inertsiaalne mass
Massi ja raskust on lihtne segi ajada. Erinevus on rohkem kui midagi, mis vaevab kodutöid tegema õpilasi - see on teaduse eesliinil. Võite aidata lastel seda mõista, minnes üle ühikute ja arutades raskusjõu üle, kust mass tuleb ja kuidas mass ja kaal erinevates olukordades käituvad.
Mass versus kaal
Oluline erinevus massi ja kaalu vahel on see, et kaal on jõud, mass aga mitte. Kaal tähistab konkreetselt objekti suhtes rakendatavat jõu gravitatsiooni. Mass kajastab aine sisaldust (st elektronid, prootonid ja neutronid), mida objekt sisaldab. Saame kuu asetada skaala ja kaaluda seal olevat eset. Kaal on erinev, kuna raskusjõud on erinev. Kuid mass jääb samaks.
Massi ja kaalu ühikud
Ameerika Ühendriikides mõõdavad majapidamis- ja kaubanduslikud kaalud kaalu naelades, mis on jõu mõõt, samas kui peaaegu kõigis teistes maailma riikides mõõdavad kaalud meeterühikutes, näiteks grammides või kilogrammides (1000 grammi). Isegi kui võite öelda, et midagi "kaalub" 10 kilogrammi, räägite tegelikult selle massist, mitte kaalust. Teaduses mõõdetakse kaalu newtonites, jõuühikus, kuid seda igapäevaelus ei kasutata.
Kaal: gravitatsioonist tulenev jõud
Kaal on jõud, millega gravitatsioon objektile mõjub. Massi ja kaalu vaheliseks teisendamiseks kasutate gravitatsioonikiirenduse väärtust g = 9,81 meetrit sekundis ruudus. Kaalu W arvutamiseks njuutonites korrutatakse mass m kilogrammides kilogrammides korda g: W = mg. Kaalust massi saamiseks jagage kaal g-ga: m = W / g. Meetriline skaala kasutab seda võrrandit, et saada teile mass, kuigi skaala sisemised toimed reageerivad jõule.
Lastega on kasulik rääkida kaalust teisel planeedil, kuul või asteroidil. G väärtus on erinev, kuid põhimõte on sama. Valemid kehtivad aga ainult pinna lähedal, kus gravitatsioonikiirendus asukohaga palju ei muutu. Pinnast kaugel peate kasutama Newtoni valemit kahe kaugel asuva objekti vahelise gravitatsioonijõu kohta. Kuid me ei nimeta seda jõudu kaaluks.
Newtoni liikumisseadused
Newtoni esimeses liikumisseaduses öeldakse, et puhkeasendis olevad objektid kipuvad puhkama, samas kui liikuvad objektid kipuvad liikuma. Newtoni teine seadus ütleb, et objekti kiirendus a on võrdne selle netojõuga F, jagatud selle massiga: a = F / m. Kiirendus on liikumise muutus, nii et objekti liikumisoleku muutmiseks rakendate jõudu. Objekti inerts ehk mass vastab muutustele.
Gravitatsiooniline ja inertsiaalne mass
Kuna kiirendus on liikumise omadus, mitte oluline, saate seda mõõta, muretsemata jõu ega massi pärast. Oletame, et rakendate objektile teadaolevat mehaanilist jõudu, mõõdate selle kiirendust ja arvutage selle põhjal mass. See on objekti inertsiaalmass. Seejärel korraldate olukorra, kus ainus jõud objektile on gravitatsioon, ja mõõtke uuesti selle kiirendus ja arvutage selle mass. Seda nimetatakse objekti gravitatsiooniliseks massiks. Füüsikud on juba ammu mõelnud, kas gravitatsiooniline ja inertsjõud on tõeliselt identsed. Ideed, et need on identsed, nimetatakse ekvivalentsuse põhimõtteks ja sellel on olulised tagajärjed füüsikaseadustele. Füüsikud on sadade aastate jooksul teinud samaväärsuse põhimõtte kontrollimiseks tundlikke katseid.Alates 2008. aastast olid parimad katsed seda kinnitanud ühele triljonile.