Czy ciężar i masa są tym samym?

poniedziałek, Czerwiec 11th, 2012 | Autor:

Zwykle pojęć „ciężar” i „masa” używamy jako synonimów. Wbrew wszelkich pozorom, jest to błąd, chociaż wybaczalny, bo w języku potocznym nikt nie dokonuje aż takich naukowych rozważań. Warto jednak poświęcić chwilę na analizę tego zagadnienia, która może doprowadzić nas do nadzwyczaj zaskakujących wniosków. Do potwierdzenia wyników naszego „dochodzenia” przyda się waga hakowa, waga anlityczna (szalkowa) oraz waga hakowa.

Rozróżnienie wynika głównie ze sposobów pomiaru: waga platformowa posłuży do zbadania masy i wyrazimy w kilogramach – to jasne. Jednakże, stwierdzenie, że „mój ciężar to 50 kg” jest poniekąd nadużyciem. Osoba, której waga platformowa, czy też waga hakowa pokazała wynik „50 kg” powinna nieco inaczej sformułować zdanie zawierające takie stwierdzenie. Bardziej poprawnie będzie brzmiało „moja masa (m) to 50 kg”. Dlaczego? Ponieważ ciężar wyrażamy w niutonach (N) i jest siłą, z jaką dany przedmiot jest przyciągany przez siłę grawitacji. Dokonując najzwyklejszych codziennych pomiarów i stosując wagi platformowe nigdy nie zaprzątamy sobie myśli o fizycznych rozważaniach i rozgraniczeniach na linii masa/waga. Może dlatego można uznać, że dopóki waga platformowa lub waga hakowa i każda inna, jest stosowana w warunkach domowych, można bez przeszkód nadal stosować pojęcie „ciężaru”.

Bardzo łatwo można potwierdzić wcześniejsza teorie wykorzystując wagi hakowe. Jeśli przyłożymy obciążenie do jej haka, bez względu na to w jakim położeniu znajduje się sama waga hakowa, zawsze będzie on starał się uzyskać kąt prosty w stosunku do podłoża. Tym samym, można uznać, iż to siła przyciągania, oddziaływująca na wspomniany hak jest właśnie ciężarem. Załóżmy, że waga hakowa zerwie się, a przedmiot na niej zawieszony upadnie na ziemię. Po jakim czasie usłyszymy hałas? Wszystko zależy właśnie od siły przyciągania, czyli ciężaru. Przyspieszenie naszego spadającego przedmiotu określamy przyspieszeniem ziemskim (g). Między masą a ciężarem istnieje oczywisty związek, a wyznaczenie wzoru zawdzięczamy I. Newtonowi

F = m · g

Wobec powyższego wzoru można wysnuć następujące stwierdzenie: iloczyn masy i przyspieszenia ziemskiego pomaga obliczyć ciężar (F) przedmiotu.

Należy jeszcze wspomnieć, iż niezależnie od tego, jaka waga platformowa posłuży nam do obliczeń, zwykle otrzymamy zbliżony (jeśli nie identyczny wynik pomiarów). Masa może być więc wartością zmienną. Z kolei bez względu na sposób pomiarów, ciężar będzie zmieniał się jedynie wówczas, gdy zmieni się odległość od środka ziemi. Przykładowo, jeśli do pomiarów wykorzystana zostanie waga hakowa, wówczas jej wskazania dl wartości 1 kg będą się nieznacznie różniły w odmiennych miejscach na ziemskim globie.

Wspomniane już, przyspieszenie ziemskie jest takie samo w każdym punkcie na ziemi. Dla potwierdzenia tej teorii przyda się waga analityczna, porównująca dwie wartości. Na jednej z szalek kładziemy obciążnik o masie 1 kg.

O tym, że drugi obciążnik ma identyczną masę możemy powiedzieć jedynie wówczas, gdy szalki się zrównają, dlatego też wagi analityczne (szalkowe) były od wieków najlepszym sposobem na określenie masy przedmiotów.

Kategoria: Ogólne
Sie Können alle Narichten über RSS 2.0 verfolgen. Du kannst eine Antwort hinterlassen, oder trackback von deiner Seite verwenden.
Odpowiedz