Definicja wagi w nauce

Najpopularniejszą definicją wagi jest masa pomnożona przez działającą na nią siłę.

Prosiaczek, Wikimedia Commons

Codzienna definicja wagi jest miarą tego, jak ciężka jest osoba lub przedmiot. Jednakże definicja jest nieco inny w nauce. Waga to nazwa zmuszać wywierany na przedmiot z powodu przyśpieszenie z powaga . Na Ziemi waga jest równa masa razy przyspieszenie ziemskie (9,8 m/s^dwana ziemi).

Kluczowe wnioski: definicja wagi w nauce

• Waga to iloczyn masy pomnożony przez przyspieszenie działające na tę masę. Zwykle jest to masa obiektu pomnożona przez przyspieszenie grawitacyjne.
• Na Ziemi masa i waga mają tę samą wartość i jednostki. Jednak waga ma wielkość, taką jak masa, plus kierunek. Innymi słowy, masa jest wielkością skalarną, podczas gdy waga jest wielkością wektorową.
• W Stanach Zjednoczonych funt jest jednostką masy lub wagi. Jednostką wagi w układzie SI jest niuton. Jednostką wagi cgs jest dyna.

Jednostki wagi

W Stanach Zjednoczonych jednostki masy i wagi są takie same. Najpopularniejszy jednostka wagi to funt (funt). Czasami jednak używa się funta i ślimaka. Funt to siła potrzebna do przyspieszenia masy 1 funta z prędkością 1 stopy/s^dwa. Ślimak to masa, która jest przyspieszana z prędkością 1 stopy/s^dwagdy wywierany jest na nią 1 funt siły. Jeden pocisk to równowartość 32,2 funta.

w system metryczny , jednostki masy i wagi są oddzielne. Jednostką wagi w układzie SI jest niuton (N), czyli 1 kilogram metr na sekundę do kwadratu. Jest to siła potrzebna do przyspieszenia masy 1 kg o 1 m/s^dwa. Jednostką wagi cgs jest dyna. Dyna to siła potrzebna do przyspieszenia masy jednego grama z szybkością jednego centymetra na sekundę do kwadratu. Jedna dyna to dokładnie 10^-5niutony.

Masa a waga

Masę i wagę łatwo pomylić, zwłaszcza gdy używa się kilogramów! Masa jest miarą ilości materii zawartej w przedmiocie. Jest własnością materii i się nie zmienia. Waga jest miarą wpływu grawitacji (lub innego przyspieszenia) na obiekt. Ta sama masa może mieć różną wagę w zależności od przyspieszenia. Na przykład człowiek ma taką samą masę na Ziemi i na Marsie, ale waży tylko około jednej trzeciej masy na Marsie.

Pomiar masy i wagi

Masę mierzy się na wadze, porównując znaną ilość materii (wzorzec) z nieznaną ilością materii.

Do pomiaru wagi można zastosować dwie metody. Waga może być używana do pomiaru masy (w jednostkach masy), jednak wagi nie będą działać przy braku grawitacji. Nie herbata skalibrowany równowaga na Księżycu dałaby taki sam odczyt jak na Ziemi. Inną metodą pomiaru masy jest waga sprężynowa lub waga pneumatyczna. To urządzenie uwzględnia lokalną siłę grawitacji działającą na obiekt, więc waga sprężynowa może dać obiektowi nieco inną wagę w dwóch miejscach. Z tego powodu wagi są kalibrowane, aby określić wagę obiektu przy nominalnej, standardowej grawitacji. Komercyjne wagi sprężynowe muszą być ponownie kalibrowane, gdy są przenoszone z jednego miejsca do drugiego.

Wariancja wagi na Ziemi

Dwa czynniki zmieniają wagę w różnych miejscach na Ziemi. Zwiększenie wysokości zmniejsza wagę, ponieważ zwiększa odległość między ciałem a masą Ziemi. Na przykład osoba ważąca 150 funtów na poziomie morza ważyłaby około 149,92 funtów na wysokości 10 000 stóp nad poziomem morza.

Waga zmienia się również w zależności od szerokości geograficznej. Ciało waży nieco więcej na biegunach niż na równiku. Częściowo wynika to z wybrzuszenia Ziemi w pobliżu równika, co sprawia, że ​​obiekty na powierzchni znajdują się nieco dalej od środka masy. Różnica w siła odśrodkowa na biegunach w porównaniu do równika również odgrywa rolę, gdzie siła odśrodkowa działa prostopadle do osi obrotu Ziemi.

Źródła

• Bauer, Wolfgang i Westfall, Gary D. (2011). Fizyka uniwersytecka z fizyką współczesną . Nowy Jork: McGraw Hill. p. 103. Numer ISBN 978-0-07-336794-1 .
• Galili, Igal (2001). „Ciężar kontra siła grawitacji: perspektywa historyczna i edukacyjna”. International Journal of Science Education . 23: 1073. doi: 10.1080/09500690110038585
• Gat, Uri (1988). „Ciężar masy i bałagan wagi”. W Richard Alan Strehlow (red.). Standaryzacja terminologii technicznej: zasady i praktyka – tom drugi. ASTM Międzynarodowy. s. 45–48. ISBN 978-0-8031-1183-7.
• Rycerz Randall D. (2004). Fizyka dla naukowców i inżynierów: podejście strategiczne h. San Francisco, USA: Addison-Wesley. s. 100-1 100–101. ISBN 0-8053-8960-1
• Morrison, Richard C. (1999). „Waga i grawitacja – potrzeba spójnych definicji”. Nauczyciel fizyki . 37: 51. doi: 10.1119/1.880152