5.7: Масса и вес

Масса и вес часто используются как синонимы в повседневном разговоре. Например, в медицинских картах наш вес часто указывается в килограммах, но никогда не указывается в правильных единицах измерения в ньютонах. Однако в физике есть важное различие. Вес – это притяжение Земли к какому-либо объекту. Это зависит от расстояния от центра Земли. Вес резко меняется, если мы покидаем поверхность Земли, в отличие от массы, которая не меняется в зависимости от местоположения. На Луне, например, ускорение под действием силы тяжести составляет всего 1,67 м/^с2 по сравнению с 9,8 м/^с2 на Земле. Таким образом, масса 1,0 кг имеет вес 9,8 Н на Земле, но всего около 1,7 Н на Луне. Тем не менее, масса объекта одинакова ни на поверхности Земли, ни на орбите, ни на поверхности Луны.

Когда объект падает, он ускоряется к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что суммарная сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивление воздуха считается пренебрежимо малым, то суммарная сила, действующая на падающий объект, равна гравитационной силе, обычно известной как его вес, или силе тяжести, действующей на объект массой 'm'.

Обратите внимание, что, несмотря на тесную взаимосвязь, вес и масса являются разными физическими величинами. Масса является неотъемлемым свойством объекта; Это количество материи. Заманчиво приравнять массу к весу, потому что большинство наших примеров происходит на Земле, где вес объекта минимально меняется в зависимости от местоположения объекта на Земле. Кроме того, трудно подсчитать и идентифицировать все атомы и молекулы в объекте, поэтому масса редко определяется таким образом.

Этот текст адаптирован из Openstax, University Physics Volume 1, Section 5.4: Mass and Weight.

Масса объекта является мерой количества содержащейся в нем материи и зависит от количества атомов в нем.

Его вес — это гравитационная сила, действующая на него от более крупного объекта, такого как Земля или Луна, в зависимости от того, что находится ближе всего к нему.

Поскольку количество вещества не изменяется в ответ на приложенную силу, масса объекта остается постоянной.

Однако его вес зависит от его расположения. Объект на Земле весит иначе, чем на Марсе или Луне, но его масса остается прежней. Изменение веса происходит из-за разницы в ускорении из-за действующей на него силы тяжести.

Масса никогда не может быть равна нулю, но вес становится нулем, когда гравитационная сила на него не действует. Используя это наблюдение и второй закон Ньютона, объект с массой m весит m умноженный на вектор g.

Иными словами, чем больше масса объекта, тем больше его вес. Масса — это скалярная величина, а вес — это вектор, направленный к центру Земли.