În uzul comun, masa unui obiect este adesea menționată drept greutatea sa, deși acestea sunt de fapt concepte și cantități diferite. În contexte științifice, masa se referă liber la cantitatea de „materie” dintr-un obiect (deși „materia” poate fi dificil de definit), în timp ce greutatea se referă la forța exercitată asupra unui obiect prin gravitație. Cu alte cuvinte, un obiect cu o greutate de 1,0 kg va cântărea aproximativ 9,81 newtoni pe suprafața Pământului (masa sa înmulțită cu intensitatea câmpului gravitațional), deoarece newton este o unitate de forță, în timp ce kilogramul este o unitate de masa. Greutatea obiectului va fi mai mică pe Marte (unde gravitația este mai slabă), mai mare pe Saturn, și neglijabilă în spațiu când nu există nicio sursă semnificativă de gravitație, dar va avea întotdeauna aceeași masă.
Obiectele de pe suprafața Pământului au o greutate, deși uneori această greutate este dificil de măsurat. Un exemplu este un obiect mic care plutește în apă, care nu pare să aibă o greutate, deoarece este împins în sus de apă; dar se constată că are greutatea obișnuită atunci când este introdus în apă într-un recipient care este în întregime suportat și cântărit pe o scară. Astfel, „obiectul fără greutate” care plutește în apă transferă de fapt greutatea sa pe fundul recipientului (unde crește presiunea). În mod similar, un balon are o masă, dar poate să nu aibă nicio greutate sau chiar o greutate negativă, datorită flotabilității în aer. Cu toate acestea, greutatea balonului și a gazului din interiorul acestuia a fost pur și simplu transferată pe o suprafață mare a suprafeței Pământului, ceea ce face dificilă măsurarea greutății. Greutatea unui avion care zboară este distribuită în mod similar la sol, dar nu dispare. Dacă avionul se află în zbor, aceeași forță de greutate este distribuită pe suprafața Pământului ca și când avionul s-ar afla pe pistă, dar se întinde pe o suprafață mai mare.
O definiție științifică mai bună a masei este descrierea ei ca fiind compusă din inerție, care este rezistența unui obiect care este accelerat atunci când este acționat de o forță exterioară. ”Greutatea” gravitațională este forța creată atunci când o masă este acționată de un câmp gravitațional și obiectul nu este lăsat să cadă liber, ci este susținut sau întârziat de o forță mecanică, cum ar fi suprafața unei planete. O astfel de forță constituie greutate. Această forță poate fi adunată cu orice alt fel de forță.
În timp ce greutatea unui obiect variază proporțional cu forța câmpului gravitațional, masa sa este constantă (ignorând efectele relativiste) atâta timp cât nu se adaugă nicio energie sau materie la obiect. De exemplu, deși un satelit în orbită (în esență o cădere liberă) este „fără greutate”, își păstrează totuși masa și inerția. În consecință, chiar și pe orbită, un astronaut care încearcă să accelereze satelitul în orice direcție va fi totuși obligat să exercite o forță și va trebui să exercite de zece ori mai multă forță pentru a accelera un satelit de 10 tone la aceeași rată ca unul cu o masă de numai 1 tonă.
Pe Pământ, un balansoar poate demonstra această relație între forță, masă și accelerare. Dacă cineva stă în picioare în spatele unui adult mare așezat pe un balansoar și îl împinge puternic, adultul se va accelera temporar la o viteză destul de scăzută și apoi se va balansa pe o mică distanță înainte de a începe să se balanseze în direcția opusă. Aplicarea aceluiași impuls unui copil mic va produce o viteză mult mai mare.
Prezentare generală
(Masa materiei influențează puternic multe proprietăți cinetice cunoscute.)
Masa este (printre alte proprietăți) o proprietate inerțială; adică tendința unui obiect de a rămâne la o viteză constantă, dacă nu este acționat de o forță exterioară. În conformitate cu legile de mișcare ale lui Sir Isaac Newton și cu o formulă importantă care a apărut din lucrarea sa, F = ma, un obiect cu o masă m de un kilogram se va accelera la un metru pe secundă pe secundă (aproximativ o zecime din accelerația datorată gravitației pământului), atunci când se acționează asupra ei cu o forță F de un newton.
Inerția este observată atunci când o minge de bowling este împinsă orizontal pe o suprafață netedă și continuă în mișcare orizontală. Acest lucru este destul de diferit de greutatea sa, care este forța gravitațională descendentă a mingii de bowling pe care trebuie să o controlezi atunci când o ții de pe podea. Greutatea mingii de bowling pe Lună ar fi o șesime din cea de pe Pământ, deși masa sa rămâne neschimbată. În consecință, ori de câte ori fizica cineticii de recul (masă, viteză, inerție, coliziuni inelastice și elastice) domină și influența gravitației este un factor neglijabil, comportamentul obiectelor rămâne consistent chiar și acolo unde gravitația este relativ slabă. De exemplu, bilele de biliard pe o masă de biliard s-ar împrăștia și se vor retrage cu aceleași viteze și energii după o lovitură cu tacul pe Lună ca și pe Pământ; totuși, ar cădea mult mai încet în buzunarele mesei de biliard.
În fizică, termenii „masă” și „greutate” sunt riguros definiți ca măsuri separate, deoarece sunt proprietăți fizice diferite. În uzul cotidian, deoarece toate obiectele de zi cu zi au atât masă cât și greutate și una este aproape exact proporțională cu cealaltă, „greutate” deseori servește pentru a descrie ambele proprietăți, sensul său fiind dependent de context. De exemplu, în comerțul cu amănuntul, „greutatea netă” a produselor se referă efectiv la masă și se exprimă în unități de masă, cum ar fi grame sau uncii. Dimpotrivă, indicele de încărcare al anvelopelor pentru automobile, care specifică sarcina structurală maximă pentru un pneu în kilograme, se referă la greutate; adică forța datorată gravitației. Înainte de sfârșitul secolului al XX-lea, distincția dintre cele două nu a fost strict aplicată în scrisul tehnic, astfel încât expresiile precum „greutatea moleculară” (pentru masa moleculară) sunt încă folosite.
Deoarece masa și greutatea sunt cantități separate, au unități diferite de măsură. În Sistemul Internațional de Unități (SI), kilogramul este unitatea de bază de masă, iar newton este unitatea de bază de forță. Unitatea non-SI ekilogram-forță este, de asemenea, o unitate de forță utilizată în mod obișnuit în măsurarea greutății.
Lasă un răspuns