Μάζα έναντι βάρους:Η διαφορά μεταξύ των δύο

Η μάζα ορίζεται ως η ποσότητα ύλης που περιέχει ένα αντικείμενο, ενώ το βάρος είναι η δύναμη που ασκεί ένα σώμα που περιέχει μάζα σε ένα άλλο σώμα καθαρά υπό την επίδραση της βαρύτητας.

Στη δημοτική μας γλώσσα, «μάζα» και «βάρος» είναι όροι που συχνά ανταλλάσσονται απρόσκοπτα, αλλά τεχνικά, κάθε άλλο παρά δίδυμοι είναι. Στην επιστημονική ορολογία, το «βάρος» και η «μάζα» αντιπροσωπεύουν διακριτούς και άκαμπτους ορισμούς. Λοιπόν… ποια είναι η διαφορά;

«Μάζα " ορίζεται ως η ποσότητα ύλης που περιέχει ένα αντικείμενο. Ενώ το «βάρος ” αντιπροσωπεύει τη δύναμη που ένα σώμα που περιέχει μάζα ασκεί σε ένα άλλο σώμα καθαρά υπό την επίδραση της βαρύτητας. Η μάζα είναι αδιαπέραστη από τις δυνάμεις της βαρύτητας, το βάρος είναι η ενσάρκωση αυτής της ίδιας της δύναμης.

Μάζα

Η μάζα ορίζεται ως η ποσότητα ύλης που περιέχει ένα αντικείμενο. Ωστόσο, λόγω της ασάφειας γύρω από τον ορισμό της ύλης Ο ίδιος ο ορισμός δέχεται πολλή κριτική. Ένας πιο συνοπτικός και αποδεκτός τρόπος ορισμού της μάζας είναι ο ορισμός της με όρους αδράνειας .

Η αδράνεια ενός αντικειμένου μπορεί να οριστεί ως η αντίστασή του να επιταχύνεται ή να κινείται όταν ωθείται από μια εξωτερική δύναμη ή συνεχίζει να βρίσκεται σε κατάσταση κίνησης εκτός εάν η κίνησή του παρεμποδίζεται από άλλη εξωτερική δύναμη.

Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο πιο δύσκολο είναι να μετατοπιστεί ή να σταματήσει η ύλη στα ίχνη της - οι μεγαλύτεροι βράχοι όχι μόνο είναι πιο δύσκολο να σπρώξουν ή να ανυψωθούν, αλλά απαιτούν επίσης περισσότερη δύναμη πυρός για να συγκρατήσουν την κίνησή τους από μικρότερους, ελαφρύτερους βράχους. Η τυπική μονάδα μάζας είναι Kilograms (Kg).

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μάζας είναι ότι είναι σταθερή, ανεξάρτητα από τη θέση της στο διάστημα . Ο νόμος της βαρύτητας μας λέει ότι δύο αντικείμενα έλκονται το ένα προς το άλλο με δύναμη ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους. Ωστόσο, η ίδια η δύναμη δεν έχει καμία επίδραση στο μέγεθος της μάζας τους. Ένα μπλοκ 60 κιλών στη Γη θα είναι επίσης 60 κιλά στον Άρη, στον Κρόνο ή σε οποιαδήποτε απομακρυσμένη γωνιά του αδιάφορου Σύμπαντος μας.

(Φωτογραφία :Pixabay)

Φυσικά, δεν έχω εξετάσει τα αποτελέσματα της ειδικής σχετικότητας, όπου η μάζα τείνει να αυξάνεται λόγω της προσθήκης περίσσειας ύλης ή ενέργειας όταν κινείται με σχετικιστικές ταχύτητες ή ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Η βαρετή σε αυτά τα βάθη θα ήταν πέρα ​​από το πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου.

Βάρος

Η συμβατική σοφία προτείνει ότι το βάρος ενός αντικειμένου δείχνει πόσο βαρύ είναι. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο συχνά βλέπουμε ότι η μάζα και το βάρος χρησιμοποιούνται συνώνυμα σε γενικούς ή καθημερινούς λογαριασμούς. Ωστόσο, τεχνικά, το βάρος αντιπροσωπεύει τη δύναμη που ασκεί ένα σώμα που περιέχει μάζα σε ένα άλλο σώμα καθαρά υπό την επίδραση της βαρύτητας.

Ενώ η μάζα είναι αδιαπέραστη από τις δυνάμεις της βαρύτητας, το βάρος είναι η ενσάρκωση αυτής της ίδιας της δύναμης. Είναι το μέγεθος της βαρυτικής δύναμης με το οποίο ένα αντικείμενο έλκεται προς ένα άλλο. Επειδή το βάρος είναι δύναμη, η μονάδα μέτρησής του είναι η τυπική μονάδα δύναμης:Newton (N). Για μια καλύτερη προοπτική, το βάρος είναι η δύναμη που ασκεί η μάζα μας στη Γη.

Το παραπάνω αποτέλεσμα μειώνει τον νόμο της βαρύτητας στον δεύτερο νόμο κίνησης του Νεύτωνα:F =ma. Κάθε αντικείμενο μάζας m πέφτει συνεχώς προς τη Γη με επιτάχυνση g. Δηλώνει την επιτάχυνση που οφείλεται στην βαρύτητα της Γης; αυτό το μέγεθος είναι 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο.

Το μέγεθος της επιτάχυνσης είναι διαφορετικό για διαφορετικά ουράνια σώματα, καθώς εξαρτάται από τη μάζα του εν λόγω σώματος. Για παράδειγμα, η επιτάχυνση της σελήνης λόγω της βαρύτητας είναι 1.620 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτός είναι ο λόγος που τα αντικείμενα ζυγίζουν το 1/6 του βάρους τους στη Γη.

Έτσι, ένας αστροναύτης με μάζα 90 Kg ζυγίζει 90 x 9,8 =882 Newton στη Γη, αλλά αυτός ή αυτή ζυγίζει 90 x 1,620 =145,8 Newton πάνω στο φεγγαρι. Ομοίως, το βάρος ενός αντικειμένου θα είναι πολύ μεγαλύτερο εάν στηρίζεται σε ένα βαρύτερο σώμα, όπως ο Δίας ή ο Κρόνος.

Σημειώστε ότι η μάζα του αστροναύτη παραμένει η ίδια σε όλο αυτό το παράξενο πείραμα (δηλαδή, 90 κιλά). Ωστόσο, η συσκευή που φέρει, μια μηχανή ζύγισης, δεν θα συμφωνούσε. Θα παρήγαγε εξαιρετικά ανακριβή αποτελέσματα στο φεγγάρι… αλλά γιατί;

Πώς λαμβάνουμε μάζα από το βάρος;

Οι μηχανές ζύγισης είναι όργανα που μετρούν τη μάζα ενός αντικειμένου μετρώντας την ίση και αντίθετη δύναμη που μας ασκεί η Γη ως απόκριση στη δύναμη που ασκούμε σε αυτήν καθώς στεκόμαστε στην επιφάνειά της. Στην επιστημονική ορολογία, αυτή η δύναμη ονομάζεται Κανονική δύναμη.

Οι μηχανές ζύγισης μετρούν την κανονική δύναμη που παράγεται από τη Γη, αλλά είναι βαθμονομημένες με τέτοιο τρόπο ώστε να διαιρούν αυτή τη δύναμη με το 9,8 και δίνουν μια προσέγγιση της μάζας μας (m=F/g ).

Επομένως, η μεταφορά μιας ζυγαριάς βαθμονομημένης στη βαρύτητα της Γης θα παράγει λανθασμένα αποτελέσματα για ας πούμε, τον Άρη ή το φεγγάρι. Αυτός ο μηχανισμός τα καθιστά επίσης άχρηστα στην ελεύθερη πτώση ή στο διάστημα, καθώς η ελεύθερη πτώση αναγκάζει τη ζυγαριά να πέσει με τον ίδιο ρυθμό όπως εμείς. δεν παράγεται κανονική δύναμη και η βελόνα παραμένει ακίνητη.

Ομοίως, η αιώρηση στο κενό χωρίς επιφάνεια κάτω από αυτήν αναγκάζει τη βελόνα να στέκεται σκληρή και να στέκεται κάτω από το ψηφίο μηδέν.

Ένα άλλο όργανο που μπορεί να μετρήσει τη μάζα είναι η ισορροπία δέσμης. Ο έξυπνος αλλά εξαιρετικά απλός μηχανισμός μιας ισορροπίας δέσμης είναι τέτοιος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της μάζας ανεξάρτητα από τη θέση της στο διάστημα. Ωστόσο, η μάζα που απεικονίζεται από μια ζυγαριά δέσμης εξακολουθεί να μην είναι αντικειμενική.

Κατά μία έννοια, μπορεί κανείς να συμπεράνει ότι, όπως μια ζυγαριά ζύγισης, μια ζυγαριά δέσμης βρίσκει μια άγνωστη μάζα μόνο συγκρίνοντάς τη με μια γνωστή - βαθμονομείται σε μια σταθερή γνωστή μάζα. Στην πραγματικότητα, η τυπική μονάδα μάζας, ένα κιλό, αντιστοιχεί σε ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε ένα εξαιρετικά ασφαλές θησαυροφυλάκιο στη Γαλλία.

(Φωτογραφία:Japs 88 / Wikimedia Commons)

Αρκετοί επιστήμονες έχουν κάνει εικασίες σχετικά με τη δυνατότητα ορισμένων νέων τρόπων για τον ορισμό ενός κιλού και τη μέτρηση της μάζας αντικειμενικά. Η πιο συναρπαστική, αν και εξαιρετικά προκλητική από αυτές τις ιδέες είναι να μετρήσετε μεμονωμένα άτομα που αποτελούν τη μάζα ενός σώματος και να λάβετε ένα αριθμητικό άθροισμα των μαζών τους!

Έτσι, την επόμενη φορά που θα επιδοθείτε σε κουβέντες και κάποιος μουρμουρίσει «ζυγίζω 90 κιλά», απολαύστε τις επιστημονικές σας γνώσεις, φέρτε στη συνείδησή σας αυτό το μάθημα που αποκτήσατε πρόσφατα, πάρτε μια βαθιά ανάσα και με ένα τρυφερό χαμόγελο, ανεξάρτητα από το πόσο συγκαταβατικό μπορεί να ακούγεται, διορθώστε τα. Σε τελική ανάλυση, η γνώση είναι το μεγαλύτερο δώρο που μπορεί να δώσει ένας άντρας, και βεβαιωθείτε ότι εκτοξεύεστε έξω από το πάρτι.