Масса — это мера количества вещества и инерции тела, а вес — это сила, с которой гравитация притягивает это тело. Масса измеряется в килограммах и одинакова на Земле, на Луне и в космосе. Вес измеряется в ньютонах и изменяется в зависимости от силы гравитации в данном месте.
Суммируя
- Масса — это свойство самого тела (количество вещества, инерция), вес — это сила гравитации, действующая на это тело.
- Единицей массы является килограмм (кг) , единицей веса является ньютон (Н) .
- Масса не зависит от местоположения, а вес зависит: на Луне он примерно в шесть раз меньше, чем на Земле.
- Они связаны формулой Q = m · g , где g — ускорение свободного падения.
Что такое масса?
Масса описывает, сколько вещества содержит тело и одновременно, насколько оно «сопротивляется» изменению движения. Чем больше масса, тем труднее ускорить, остановить или повернуть тело — это инерция , описываемая законами движения Ньютона.
Масса — скалярная величина : достаточно указать число и единицу измерения, без указания направления. Единицей измерения массы в системе СИ является килограмм . Её важнейшая характеристика: масса не зависит от местоположения. Тело массой 1 кг ощущается как 1 кг на Земле, на Марсе и на борту космической станции.
Что такое вес?
Вес (или гравитация) — это сила, с которой Земля или другое небесное тело притягивает объект. Как сила, это векторная величина : она имеет величину, направление и смысл (направлена к центру планеты). Единицей измерения веса, как и любой силы, является ньютон (Н) .
Вес зависит от местоположения тела. Он уменьшается с расстоянием от центра планеты, и на других небесных телах он отличается от земного. Даже на нашей планете он не одинаков везде: ускорение свободного падения составляет около 9,78 м/с² на экваторе и около 9,83 м/с² на полюсах , потому что Земля сплющена и вращается вокруг своей оси.
Формула, связывающая вес и массу: Q = m г
Взаимосвязь между этими двумя величинами проста:
Q = m · g , где Q – вес в ньютонах, m – масса в килограммах, g – ускорение свободного падения в м/с².
В школьных задачах обычно принимают g ≈ 9,81 м/с² (или, для упрощения, 10 м/с²). Пример: человек массой 70 кг на Земле весит около 70 кг. 9,81 ≈ 687 Н. Тот же человек на Луне, где g ≈ 1,62 м/с², весит около 113 Н – и его масса по-прежнему составляет 70 кг.
Интересный факт: существует также общепринятое, стандартное значение ускорения свободного падения – 9,80665 м/с². Это послужило основой для древней единицы силы, килограмма (кГ), равного 9,80665 Н. Это один из источников путаницы между «килограммами» и весом.
Таблица сравнения веса и массы
| Характерный | Масса | Масса |
|---|---|---|
| Определение | Мера количества вещества и инерции тела. | Сила гравитационного притяжения, действующая на тело. |
| единица СИ | Килограмм (кг) | Ньютон (N) |
| Тип размера | Скаляр (само значение) | Вектор (величина, направление, смысл) |
| Зависимость от местоположения | Постоянный | Оно меняется с ускорением свободного падения. |
| В состоянии невесомости | Без изменений | Оно заметно исчезает (нет давления на землю). |
| Типичное устройство | Весы (для сравнения с гирей) | Динамометр |
| Обозначение в формулах | м | Q, Fg или W |
Масса и вес на Земле, Луне и Марсе
Проще всего увидеть разницу, переместив один и тот же объект массой 1 кг в разные места:
- Земля (г ≈ 9,81 м/с²) – вес приблизительно 9,8 Н.
- Луна (g ≈ 1,62 м/с²) – вес около 1,6 Н, то есть примерно 1/6 от земного.
- Марс (g ≈ 3,7 м/с²) – вес около 3,7 Н, что составляет примерно 38% от земного веса.
- На космической станции на орбите астронавты находятся в состоянии невесомости, но их масса остается постоянной. Поэтому разогнать или остановить тяжелый объект там внезапно по-прежнему сложно.
Во всех этих местах масса составляет 1 кг. Меняется только сила притяжения тела.
Как определить, о каком количестве идёт речь? Вес и вес на практике.
В повседневной речи мы говорим: «Я вешу 70 кг» или «вес посылки». С точки зрения физики, это относится к массе , поскольку она измеряется в килограммах. В физике слово «вес» обозначает измерительный прибор, а не физическую величину.
Простое правило: если результат выражен в килограммах (граммах, тоннах) , это масса. Если в ньютонах , это вес или какая-либо другая сила.
Интересно то, что именно измеряют эти весы:
- Весы сравнивают весы с грузом. На Луне и груз, и груз притягивались бы одинаковой, но меньшей силой, поэтому результат был бы одинаковым — измерение массы.
- Пружинные весы и большинство электронных весов измеряют силу и переводят результат в килограммы, предполагая земное гравитационное ускорение. На Луне они показали бы показания в несколько раз меньше.
- Динамометр показывает результат непосредственно в ньютонах – это измерение силы, то есть веса.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вес и масса — это одно и то же?
Нет. Масса — это свойство тела (количество вещества, инерция), выраженное в килограммах. Вес — это сила гравитации, действующая на это тело, выраженная в ньютонах. Они связаны формулой Q = mg, но это разные физические величины.
Что является единицей измерения веса, а что — единицей измерения массы?
Единицей измерения массы в системе СИ является килограмм (кг), а единицей измерения веса — ньютон (Н), поскольку вес — это сила. Тело массой 1 кг весит приблизительно 9,81 Н на Земле.
Почему на Луне мы весим меньше?
Поскольку гравитационное притяжение Луны слабее, чем у Земли — ускорение свободного падения там составляет около 1,62 м/с², или примерно одну шестую часть от земного. Вес уменьшается в той же пропорции, а масса остается неизменной.
Обладает ли космонавт в космосе массой?
Да, и точно так же, как на Земле. В состоянии невесомости он не чувствует своего веса и не давит на пол, но его инерция не меняется — именно поэтому даже в космосе трудно быстро остановить массивный объект.
Как рассчитать вес, зная массу?
Просто умножьте массу на ускорение свободного падения: Q = m · g. На Земле предполагается, что g ≈ 9,81 м/с², поэтому, например, рюкзак массой 5 кг весит около 49 Н.
См. также
- В чём разница между физическим и физическим?
- В чём разница между динамикой и кинематикой?
- В чём разница между метеором и метеоритом?
- В чём разница между вертолётом и вертолётом?