Massa en gewicht zijn gemakkelijk te verwarren. Het verschil is meer dan iets dat studenten huiswerk bezorgt - het is in de voorhoede van de wetenschap. Je kunt kinderen helpen dit te begrijpen door over eenheden te gaan en door zwaartekracht te bespreken, waar massa vandaan komt en hoe massa en gewicht in verschillende situaties werken.

Massa versus gewicht

Een belangrijk verschil tussen massa en gewicht is dat gewicht een kracht is terwijl massa dat niet is. Gewicht verwijst specifiek naar de zwaartekracht van kracht die op een voorwerp van toepassing is. Massa weerspiegelt de hoeveelheid materie (d.w.z. elektronen, protonen en neutronen) die een voorwerp bevat. We kunnen een schaal op de maan plaatsen en daar een voorwerp wegen. Het gewicht zal anders zijn omdat de sterkte van de zwaartekracht anders is. Maar de massa zal hetzelfde zijn.

Eenheden voor massa en gewicht

In de Verenigde Staten meten huishoudelijke en commerciële weegschalen het gewicht in kilo's, een maatstaf van kracht, terwijl in bijna elk ander land in de wereld meten schalen in metrische eenheden, zoals grammen of kilogrammen (1.000 gram). Ook al zou je kunnen zeggen dat iets 10 kilogram weegt, je spreekt eigenlijk over zijn massa, niet over het gewicht. In de wetenschap wordt het gewicht gemeten in Newtons, de eenheid van kracht, maar dit wordt niet gebruikt in het dagelijks leven.

Gewicht: Kracht door zwaartekracht

Gewicht is de kracht waarmee de zwaartekracht werkt een voorwerp. Om te converteren tussen massa en gewicht, gebruikt u de waarde voor zwaartekrachtversnelling g = 9.81 meter per seconde in het kwadraat. Om het gewicht te berekenen, W, in Newton, vermenigvuldigt u de massa, m, in kilogram maal g: W = mg. Om massa van het gewicht te krijgen, verdeel je het gewicht met g: m = W /g. Een metrische schaal gebruikt die vergelijking om je een massa te geven, hoewel de innerlijke werking van de schaal op kracht reageert.

Met kinderen is het handig om te praten over gewicht op een andere planeet, de maan of een asteroïde. de waarde van g is anders, maar het principe is hetzelfde. De formules zijn echter alleen van toepassing in de buurt van het oppervlak, waar de zwaartekrachtversnelling niet veel verandert met de locatie. Ver van het oppervlak moet je de formule van Newton gebruiken voor de zwaartekracht tussen twee verre objecten. We verwijzen echter niet naar deze kracht als gewicht.

Newtons bewegingswetten

Newtons eerste bewegingswet stelt dat objecten in rust de neiging hebben om in rust te blijven, terwijl bewegende objecten de neiging hebben om te rusten. om in beweging te blijven. De tweede wet van Newton zegt dat de versnelling, a, van een object gelijk is aan de netto kracht erop, F, gedeeld door zijn massa: a = F /m. Een versnelling is een verandering in beweging, dus om de bewegingstoestand van een object te veranderen, past u een kracht toe. De traagheid, of massa, van een object weerstaat de verandering.

Gravitationeel versus inertiële massa

Omdat versnelling een eigenschap van beweging is, niet van belang, kun je het meten zonder je zorgen te maken over kracht of massa . Stel dat je een bekende mechanische kracht op een object toepast, meet de versnelling, en bereken daaruit de massa. Dit is de traagheidsmassa van het object. Je rangschikt dan een situatie waarin de enige kracht op het object de zwaartekracht is, en meet opnieuw zijn versnelling en bereken de massa. Dit wordt de zwaartekracht van het object genoemd. Natuurkundigen hebben zich lang afgevraagd of zwaartekracht en trage massa echt identiek zijn. Het idee dat ze identiek zijn, wordt het equivalentieprincipe genoemd en heeft belangrijke consequenties voor de wetten van de natuurkunde. Al honderden jaren hebben natuurkundigen gevoelige experimenten uitgevoerd om het equivalentieprincipe te testen. Vanaf 2008 hadden de beste experimenten het voor een deel bevestigd op 10 biljoen.