Каква е разликата между маса и тегло
В ежедневните си разговори и дори на нашия (ужким) научнопопулярен сайт, ние третираме термините маса и тегло като синоними. Научно погледнато обаче, двете са свързани, да, но и много различни. Масата на обект е присъщо свойство на въпросния обект – това е количеството материя в него. Вашата маса не се променя, ако стоите на Земята или на Луната, или по средата на пътя до галактиката Андромеда.
Но теглото ви се променя.
То всъщност е сила, по-специално силата, упражнявана върху материята на обект от гравитационно поле. Така че старият шеговит въпрос, задаван често на децата „кое тежи повече: 1 килограм пера или 1 килограм желязо?“ изисква важно допълнение – тези две проби в едно и също гравитационно поле ли са? Те имат еднакво количество материя. Но килограм пера на Юпитер ще тежи повече от килограм желязо на Земята.
Ябълка в свободно падане
Масата има значение
Масата сама по себе си е много сложен въпрос, когато всъщност се опитаме да я разберем както трябва и изоснови. Тя произлиза от взаимодействието на фундаменталните частици с полето на Хигс като по-тежките частици имат по-силни взаимодействия. Но това е по-разбираемата част; има други особености, които не се обясняват толкова лесно.
На първо място сред тях е принципът на еквивалентността. Без участието на частици е възможно да се измери масата по два начина: гравитационна маса от теглото, но също и инерционна маса поради свойствата на тялото да се съпротивлява на движение. В нашата Вселена тези две тежести са еквивалентни. Легендата гласи, че Галилей показва, че това е така, като пуска две гюлета с различна маса от Наклонената кула в Пиза. Има и кадри на командира на Аполо 15 Дейвид Скот, който прави експеримент с перо и чук на Луната (видеото по-долу).
Така че докато обикновено говорим за масата като нещо, за което имаме супер ясно разбиране от първа ръка, когато става въпрос за науката, има много повече положения за осмисляне.
Безтегловното носене не означава липса на тегло
И изглежда, че относно концепцията за тегло обратното е вярно – има неща, които може да ни объркат, но всъщност са добре разбрани. Основното сред тях е концепцията за теглото на плаващ обект. Не можете да го измерите обаче.
Представете си, например, един балон, пълен с хелий. Везна не би го регистрирала. Но балонът, газът в него и връвта имат маса. И както знаем, тук, на Земята, това означава, че е налична тежест. Но заради ниската си плътност, балонът се носи. И така, къде отива теглото му тогава? Отговорът е навсякъде.
Ако този факт ви озадачава, не се притеснявайте, не сте сами.
Това, което изследваме, е принципът на Архимед: тяло в течност изпитва тласък, равен на теглото на изместената течност. Това е концепцията за плаваемост. Тласъкът от изместването на течността балансира или свръхкомпенсира теглото, така че балонът да плува или корабът да не потъва.
Примерът с балона все пак може да остава малко неясен. Но ако си представим един самолет, може да го разберем по-добре. Умът ни може да не иска да приеме, че балонът с хелий има тежест, защото как така се издига в небето. Самолетът обаче е гигантска метална машина, която очевидно има тежест, когато е на пистата, и съотвертно има тежест, докат е във въздуха. Но него също не можем да го претеглим. И това е така, защото теглото на самолета пада върху атмосферата, така че е разпръснато по цялата планета.
Така че атмосферата е малко по-тежка, откакто изобретихме летенето. Колко точно по-тежка? Въз основа на средната маса на един самолет (включително боята) и средния брой летящи самолети всяка секунда, това е приблизително теглото на две плодови мушици на квадратен метър. Но, както вече разбрахме, това не е нейната маса.
