ความแตกต่างระหว่างมวลและน้ำหนักสำหรับเด็ก

เนื้อหา

• น้ำหนักต่อมวล
• หน่วยสำหรับมวลและน้ำหนัก
• น้ำหนัก: แรงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
• กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
• แรงโน้มถ่วงกับมวลเฉื่อย

มวลและน้ำหนักนั้นสร้างความสับสนได้ง่าย ความแตกต่างเป็นสิ่งที่มากกว่าภัยพิบัติที่นักเรียนทำการบ้าน - มันอยู่ในระดับแนวหน้าของวิทยาศาสตร์ คุณสามารถช่วยให้เด็ก ๆ เข้าใจสิ่งนี้ได้โดยไปที่หน่วยต่างๆและพูดคุยเรื่องแรงโน้มถ่วงว่ามวลมาจากไหนและน้ำหนักและน้ำหนักทำหน้าที่อย่างไรในสถานการณ์ต่าง ๆ

น้ำหนักต่อมวล

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมวลและน้ำหนักคือน้ำหนักนั้นเป็นแรงขณะที่มวลไม่ได้เป็น น้ำหนักโดยเฉพาะหมายถึงแรงโน้มถ่วงที่ใช้กับวัตถุ มวลสะท้อนถึงปริมาณของสสาร (เช่นอิเล็กตรอนโปรตอนและนิวตรอน) ที่วัตถุบรรจุอยู่ เราสามารถวางมาตราส่วนบนดวงจันทร์และชั่งน้ำหนักสิ่งของได้ น้ำหนักจะแตกต่างกันเพราะความแข็งแกร่งของแรงโน้มถ่วงแตกต่างกัน แต่มวลจะเท่ากัน

หน่วยสำหรับมวลและน้ำหนัก

ในสหรัฐอเมริกาเครื่องชั่งสำหรับใช้ในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์วัดน้ำหนักเป็นปอนด์ซึ่งเป็นหน่วยวัดแรงขณะที่ในเกือบทุกประเทศทั่วโลกเครื่องชั่งวัดเป็นหน่วยเมตริกเช่นกรัมหรือกิโลกรัม (1,000 กรัม) แม้ว่าคุณจะพูดว่าบางสิ่งบางอย่าง“ หนัก” 10 กิโลกรัม แต่คุณกำลังพูดถึงมวลของมันไม่ใช่น้ำหนัก ในทางวิทยาศาสตร์น้ำหนักนั้นวัดได้ในหน่วยของนิวตันหน่วยของแรง แต่ไม่ได้ใช้ในชีวิตประจำวัน

น้ำหนัก: แรงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

น้ำหนักคือแรงที่แรงโน้มถ่วงกระทำกับวัตถุ ในการแปลงระหว่างมวลและน้ำหนักคุณใช้ค่าความเร่งโน้มถ่วง g = 9.81 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง ในการคำนวณน้ำหนัก W ในนิวตันคุณคูณมวล m ในหน่วยกิโลกรัมคูณ g: W = mg ในการรับมวลจากน้ำหนักคุณแบ่งน้ำหนักด้วย g: m = W / g มาตรวัดเมตริกใช้สมการนั้นเพื่อให้มวลคุณถึงแม้ว่าการทำงานภายในของเครื่องชั่งจะตอบสนองต่อแรง

สำหรับเด็ก ๆ การพูดคุยเกี่ยวกับน้ำหนักบนดาวเคราะห์ดวงอื่นดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อยจะมีประโยชน์เมื่อพูดถึงน้ำหนักของจีแตกต่างกัน แต่หลักการก็เหมือนกัน อย่างไรก็ตามสูตรใช้เฉพาะกับพื้นผิวเท่านั้นซึ่งความเร่งความโน้มถ่วงไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักกับตำแหน่ง คุณต้องใช้สูตรของนิวตันสำหรับแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุที่อยู่ห่างไกลจากพื้นผิว อย่างไรก็ตามเราไม่ได้หมายถึงน้ำหนักนี้

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ข้อแรกของนิวตันระบุว่าวัตถุที่วางตัวมักจะพักอยู่ในขณะที่วัตถุที่เคลื่อนที่มักจะเคลื่อนไหวอยู่ กฎข้อที่สองของนิวตันกล่าวว่าการเร่งความเร็ว, a, ของวัตถุนั้นเท่ากับกำลังสุทธิบนมัน, F, หารด้วยมวล: a = F / m ความเร่งคือการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนไหวดังนั้นหากต้องการเปลี่ยนสถานะการเคลื่อนที่ของวัตถุที่คุณใช้บังคับ ความเฉื่อยหรือมวลของวัตถุต่อต้านการเปลี่ยนแปลง

แรงโน้มถ่วงกับมวลเฉื่อย

เนื่องจากความเร่งเป็นสมบัติของการเคลื่อนไหวไม่สำคัญคุณสามารถวัดได้โดยไม่ต้องกังวลกับแรงหรือมวล สมมติว่าคุณใช้แรงกลกับวัตถุวัดความเร่งและคำนวณมวลของวัตถุ นี่คือมวลเฉื่อยของวัตถุ จากนั้นคุณจัดเรียงสถานการณ์ที่แรงโน้มถ่วงของวัตถุเพียงอย่างเดียวคือแรงโน้มถ่วงและวัดการเร่งความเร็วและคำนวณมวลของมันอีกครั้ง สิ่งนี้เรียกว่ามวลความโน้มถ่วงของวัตถุ นักฟิสิกส์สงสัยมานานแล้วว่ามวลความโน้มถ่วงและแรงเฉื่อยนั้นเหมือนกันจริงๆ แนวคิดที่ว่าพวกเขาเหมือนกันเรียกว่าหลักการสมมูลและมีผลที่สำคัญสำหรับกฎของฟิสิกส์ เป็นเวลาหลายร้อยปีที่นักฟิสิกส์ทำการทดลองที่ละเอียดอ่อนเพื่อทดสอบหลักการความเท่าเทียมกันตั้งแต่ปี 2008 การทดลองที่ดีที่สุดได้ยืนยันไปยังส่วนหนึ่งใน 10 ล้านล้าน