Massa och vikt är lätta att förvirra. Skillnaden är mer än något som plågar eleverna gör läxor - det ligger i framkant av vetenskapen. Du kan hjälpa barn att förstå detta genom att gå över enheter och genom att diskutera gravitationen, där massan kommer från och hur massa och vikt verkar i olika situationer.
Massa mot vikt
En viktig skillnad mellan massa och vikten är att vikten är en kraft medan massan inte är. Vikt hänvisar specifikt till kraftens tyngdkraft gäller ett föremål. Massan återspeglar mängden materia (dvs elektroner, protoner och neutroner) som ett föremål innehåller. Vi kan placera en skala på månen och väga ett objekt där. Tyngden 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 pund, ett mått på kraft, medan i nästan alla andra länder i världen mäter vågar i metriska enheter, till exempel gram eller kilogram (1000 gram). Även om du kanske säger att något "väger" 10 kg, talar du faktiskt om sin massa, inte vikt. I vetenskapen mäts vikt i Newtons, kraftenheten, men den används inte i vardagen.
Vikt: Kraft på grund av tyngdkraften
Vikt är den kraft som tyngdkraften verkar på ett objekt. För att konvertera mellan massa och vikt använder du värdet för gravitationsacceleration g = 9,81 meter per sekund kvadrat. För att beräkna vikten, W, i Newtons multiplicerar du massan, m, i kilogram gånger g: W = mg. För att få massa från vikt dividerar du vikten med g: m = W /g. En metrisk skala använder den ekvationen för att ge dig en massa, även om skalaens inre verkningar 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 plats. Långt från ytan måste du använda Newtons formel för gravitationskraften mellan två avlägsna föremål. Vi hänvisar emellertid inte till denna kraft som vikt.
Newtons rörelseslagar
Newtons första lagen om rörelse säger att föremål i vila tenderar att stanna i vila, medan föremål i rörelse tenderar att hålla sig i rörelse. Newtons andra lag säger att accelerationen, a, av ett föremål är lika med nettoeffekten på den, F, dividerad med sin massa: a = F /m. En acceleration är en rörelseförändring, så för att ändra ett rörelsestillstånd använder du en kraft. Trögheten eller massan av ett föremål motstår förändringen.
Gravitations Versus Tröghetsmassa
Eftersom acceleration är en egenskap av rörelse, ingen roll, kan du mäta det utan att oroa dig för kraft eller massa . Antag att du tillämpar en känd mekanisk kraft på ett objekt, mät dess acceleration och beräkna dess massa. Detta är objektets tröghetsmassa. Därefter arrangerar du en situation där den enda kraften på objektet är tyngdkraft, och återigen mäter accelerationen 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 likvärdighetsprincipen och har viktiga konsekvenser för fysikens lagar. Under hundratals år har fysiker utfört känsliga experiment för att testa ekvivalensprincipen. Från och med 2008 hade de bästa experimenten bekräftat det till en del i 10 biljoner.
