вес и масса в чем разница в физике
Чем отличается масса от веса?
У терминов «масса» и «вес» существует несколько определений. Поэтому неудивительно, что порой бывает сложно разобраться в том, что действительно значат данные понятия и чем они отличаются между собой. Рассмотрим вес и массу с точки зрения физики.
Что такое масса?
Масса в физике – это скалярная величина. Она определяет свойства тела в ситуациях, когда его скорость существенно ниже скорости света. Массу разделяют на две разновидности:
Масса определяет, сколько вещества содержится в предмете, и выражается в килограммах. Численно она приблизительно соответствует весу тела в кгс (килограмм-сила), которое находится в состоянии покоя у земной поверхности. В обыденных ситуациях слова «вес» и «масса» часто употребляются в качестве синонимов, но это не одно и то же.
Интересный факт: часто на упаковках с продуктами можно встретить два значения массы – нетто и брутто, которые могут вызвать трудности. На самом деле здесь нет ничего сложного, поскольку масса нетто показывает, сколько весит продукт в чистом виде, а масса брутто – вместе с упаковкой.
Например, если вес космонавта на Земле составляет 80 кг, то на орбите он будет практически равен нулю, на Луне – около 15 кг, а на Юпитере – 200 кг. При этом масса во всех ситуациях остается одинаковой.
При измерении массы не принимается во внимание действие различных сил. Ее рассчитывают, когда тело находится в состоянии покоя и инертности. Примечательно, что в медицине обычно приходится иметь дело с такими понятиями, как «вес человека», хотя, по сути, речь идет о массе.
Что такое вес?
Вес, согласно определению, представляет собой силу, с которой тело действует на определенную опору. Она возникает в гравитационном поле и не дает телу упасть. Вес в физике измеряют в ньютонах (10 Н = 1 кгс). Также в научной литературе встречается другое определение веса – в качестве силы притяжения тела Землей.
Вес зависит от высоты, на которой находится тело. Его значение пропорционально ускорению свободного падения. Так как с увеличением высоты этот показатель снижается, то уменьшается и вес тела.
Интересный факт: вследствие суточного вращения Земли существует понятие широтного уменьшения веса. Так, на экваторе он приблизительно на 0,3% меньше по сравнению с полюсами.
Чем отличается масса от веса?
Главные отличия между массой и весом:
В чем разница между «массой» и «весом»?
В обыденной жизни «масса» и «вес» для большинства людей — это зачастую взаимозаменяемые термины, но с точки зрения науки — это совершенно разные понятия, имеющие свои четкие определения.
Итак, в чем же разница?
Что такое масса?
Масса — это количество материи, которое содержит объект. Однако, из-за двусмысленности, связанной с определением материи, такое определение вызывает много споров и критики. Более простым и понятным способом определения понятия массы является ее представление с точки зрения инерции.
Инерция объекта — это его свойство оставаться в состоянии движения или покоя до тех пор, пока какая-то внешняя сила не изменит этого состояния.
Чем больше масса, тем труднее перемещать или останавливать движение тела.
Одной из характерных оcособенностей массы объекта является то, что она постоянна, независимо от его положения в пространстве. Согласно закону всеобщего тяготения, два объекта притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. При этом сама сила гравитационного притяжения не влияет на величину массы этих объектов.
Так, например, камень массой 60 кг на Земле будет иметь массу 60 кг на Марсе, Юпитере или любом другом уголке нашей бесконечной Вселенной. Здесь мы не рассматриваем эффекты, описываемые специальной теорией относительности, когда масса изменяется при движении по релятивистским скоростям близким к скорости света. Рассмотрение этих эффектов выходит за рамки этой статьи.
Что такое вес?
Вес объекта указывает на то, насколько он тяжелый. Из-за этого вес и масса часто используются как синонимы. Однако, технически вес представляет собой силу, которую массосодержащий объект оказывает на другое тело исключительно под действием силы тяжести.
В то время как масса не зависит от силы тяжести, вес является воплощением этой силы. Поскольку вес является силой, его единицей измерения является Ньютон.
Сила тяжести, действующая на тело, находящееся на поверхности Земли равна массе тела, умноженной на ускорение свободного падения (эта величина составляет 9,8 м/с2).
Для разных небесных тел величина ускорения свободного падения различна, так как она зависит от массы самого небесного тела. Например, на Луне ускорение свободного падения составляет 1,62 м/с2, поэтому все объекты на Луне весят приблизительно в шесть раз меньше, чем на Земле.
Таким образом, астронавт массой 90 кг весит 90*9,8=882 Ньютона на Земле, и он же будет весить 90*1,62=145,8 Ньютонов на Луне. Если астронавт будет находиться на более массивном объекте, таком как Юпитер или Сатурн, то его вес будет намного больше.
Обратите внимание, что масса астронавта остается неизменной (90 кг).
Однако, весы на Луне показали бы вовсе не 90 кг. Почему?
Весы — это прибор, который измеряет массу объекта по силе взаимодействия поверхностей соприкасающихся тел (нас и Земли). Эта сила называется нормальной силой.
Весы измеряют нормальную силу, создаваемую Землей, но отрегулированы таким образом, чтобы отображать на шкале в 9,8 раз меньше, таким образом на весах показывается приблизительная величина массы тела (m=F/g)
Измерение массы весовой шкалой, откалиброванной по отношению к гравитации Земли, приведет к ошибочным результатам на Луне или Марсе. Также весы становятся бесполезными в условиях свободного падения или в невесомости, поскольку при свободном падении весы падают с тем же ускорением, что и мы, при этом действие нормальной силы отсутствует и весы не производят измерения.
Вес и масса: разница с точки зрения науки
Современным юным физикам и не только часто приходится сталкиваться с различными понятиями. Нередко возникает вопрос, в чем разница между массой и весом. Действительно, многие их путают и неверно употребляют в предложениях, хотя они обозначают не совсем одно и то же. Эти слова в некотором смысле являются синонимами. Так в чем разница веса и массы тела?
Общие понятия
Следует начать с определений интересующих нас слов. С точки зрения науки, вес – сила, с которой тело действует на опору, если она в горизонтальном положении, или подвес, если положение вертикальное. Масса же – физическая величина, измеряющая гравитационные и инертные свойства тел. Первая разница веса и массы в том, что вес измеряется в Ньютонах, а масса в килограммах, согласно международной системе единиц.
Вам будет интересно: Вопрошающий – это просьба или унижение?
В качестве примера, который поможет увидеть разницу двух понятий, можно привести даже человеческое тело. Если подпрыгнуть, то сразу же после отрыва от поверхности пола вес ваш будет стремительно уменьшаться вплоть до 0 (в самой верхней части траектории вы будете в невесомости, только этого не почувствуете). При этом масса ваша остается постоянной. Теперь вы знаете, как быстро сбросить вес.
Или же, например, вес космонавта на Земле был один, на Луне он бы уменьшился почти в 6 раз, а на других планетах увеличился в десятки раз. Но все это время его масса бы ни на грамм не изменилась.
Еще разница веса и массы в том, что первое понятие зависит от движения (скорости), а второе – нет.
Математическое выражение
Существует даже формула зависимости этих двух понятий, с помощью которой вес можно найти через массу и наоборот:
где P – вес, m – масса тела, g – ускорение свободного падения.
Также существует закон сохранения массы, который гласит, что какие бы процессы ни происходили, какие бы силы к телам ни прикладывались, их масса всегда остается постоянной.
Более того, так как вес является силой, то он имеет направление. Масса же – величина количественная, и ни о каком направлении здесь речи быть не может.
Разница массы и веса
Существенное отличие между этими понятиями заключается в том, что масса объекта остается постоянной, а вот вес может изменяться в зависимости от условий, например, он может зависеть от высоты, с которой тело падает вниз.
Также в состоянии невесомости вес предметов может быть равен нулю, в то время как их масса вовсе не нулевая и даже у каждого своя.
Интересно, что из-за повседневного вращения Земли вокруг своей оси в некоторых местах наблюдается уменьшение широтного веса.
Наше время
Сейчас люди практически не видят разницу массы и веса. Типичным примером этого является любая покупка в магазине, когда покупатель спрашивает у продавца информацию о весе продукта. С точки зрения науки, правильно было бы поинтересоваться его массой. Тем не менее на упаковках производитель указывает все как нужно.
Мы можем увидеть там такие надписи, как «масса нетто» (то есть масса чистого продукта) и «масса брутто» (масса продукта вместе с упаковкой). В результате этого масса и вес стали практически синонимами в потребительской сфере, и большинство людей искренне удивляются, когда кто-то пытается им доказать, что есть разница в массе и весе.
В настоящее время нет особых требований в том, чтобы каждый человек умел различать данные понятия. Скорее, это больше необходимо тем, кто занимается научной деятельностью.
В чем разница между весом и массой
Масса и вес – это две различные величины. Масса обозначается буквой m и определяет количество вещества, содержащегося в теле. За стандартную единицу измерения принято использовать килограмм.
Что нужно знать об основных отличиях массы и веса
Величина связана с полностью, поэтому формула для нахождения выглядит следующим образом:
где за V — объем тела.
Масса – скалярная величина с направлением вертикально вниз относительно опоры. Ее формула имеет следующий вид:
где P обозначается в качестве веса тела, а g ускорения свободного падения с постоянным значением. При движении тела вертикально вниз формула расширяется:
Элемент а принимает значение ускорения выбранной системы. При движении вниз знак «-» меняется на «+»: P=m(g+a).
Вес указывает на тяжесть одного объекта, обуславливается силой, с которой воздействует на другой под действием силы тяжести. Вес приравнивается к силе, поэтому используется единица измерения ньютон. Весовая шкала не предназначена для измерения массы, потому как результаты не будут точными.
Условия свободного падения или невесомость не дадут возможности произвести точных измерений. Когда действие нормальной силы отсутствует, тогда весы выдают расплывчатые данные. Если массовая шкала изменится, то результат на Луне или на Марсе будет ошибочным.
Вывод
Отсюда следует, что масса является фундаментальной физической величиной, определяющей количество вещества. Вес определяет силу, с которой предмет совершает давление на опору. Масса связана с плотностью, а вес с гравитацией, поэтому они имеют разные характеристики.
Вычисления обоих величин выполняется разными формулами. При свободном падении весы не производят измерения.
чем отличается масса от веса?
В современной науке вес и масса — совершенно разные понятия: масса является неотъемлемым свойством тела, а вес — результат действия силы тяжести на опору. Вместе с тем о разнице веса и массы узнали относительно недавно, и во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идет о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы.
Так как сила тяжести на полюсах совсем незначительно отличается от силы тяжести на экваторе, различие между массой и весом не важно для многих практических целей. В таком постоянном гравитационном поле гравитационая сила, действующая на объект, прямо пропорциональна его массе. Так, если объект A весит в 10 раз больше, чем объект B, то объект A тяжелее объекта B в 10 раз. Например, когда мы покупаем мешок сахара, мы можем оценить его вес и быть уверены, что это хороший показатель количества, хотя нам на самом деле требуется знать то, какова масса сахара в мешке. Тем не менее незначительные колебания в земном гравитационном поле действительно существуют. Эти изменяет отношения между весом и массой, и должно быть учтено при высокой точности измерения веса. Разница между массой и силой становится очевидной, когда объекты сравниваются в различных гравитационных полях: таких, которые вдали от земной поверхности. Так, например, на поверхности Луны, гравитация составляет лишь около одной шестой гравитации Земли. Человек массой 60 килограммов весил бы на Луне как груз массой 10 килограммов на Земле.