Massa nedir ve ağırlıqtan ne ile farq ete?

İçindekilerni deñiştirmeden Yerden Ayğa alıp barılğan qapalı çemodannı tasavur etiñiz. Anda onı yüz üstünde tutmaq daa qolay olacaq. Amma çemodandan bir şey çıqarılmadı. Ne azaldı: massa, ağırlıq ya da tek terezi ekranındaki sayı?

Aynı deñişmegen yükniñ massası birdey qala. Ayda o, areketsiz dayançqa daa zayıf basım yapa, çünki çekim zayıfraqtır. Bular farqlı büyüklüklerdir: massa kilogramnen, quvet nütonnen ölçene. Künlük «ağırlıq» sözünü añlamaq içün er quvet hangi cisimge tesir etkenini de belli etmek kerek. BIPM: massa birimi, NPL: quvet birimi.

Massa yerge degil, yükke aittir

Massa cisimniñ inertligini tasvirley: belli bir quvet ile onıñ tezligini deñiştirmek ne qadar qıyın olğanını köstere. Başqa şartlar birdey olğanda büyük massalı yükni tezlendirmek ya da toqtatmaq daa qıyındır. Qapalı çemodannı Ayğa alıp barmaq bu hususiyetni yoq etmey. Terkibi ve vaziyeti deñişmese, sırf başqa yerde olğanı içün oña başqa massa yazmamalımız. NIST: massa ve ağırlıq.

Massanı $m$ ile belgileymiz. Onıñ SI birimi kilogram, halqara belgisi kg. Meselâ, 60 kg massalı yük Ayda da 60 kg qala. Onı yerli çekimge qarşı kötermek daa qolay olur, amma bu, tezligini aynı derecede deñiştirmek içün kerek olğan netice quveti altı qat azaldı demek degil.

Demek, «tutmaq daa qolay» ve «massa az» — farqlı neticelerdir. Birincisi etraftaki meydan ve dayançnen, ekincisi yükniñ öz hususiyetinen bağlıdır.

Çekim, dayançnıñ tesiri ve ağırlıq farqlıdır

Çemodannı yatıq bir platforma üstüne qoyayıq. Çekim quveti Yer tarafından çemodanğa aşağı doğru tesir ete. Dayançnıñ reaktsiyası ise platformanıñ çemodanğa yuqarı doğru tesir etken quvetidir. Onıñ büyüklügini $N$ ile belgileymiz. Bu tayanç çemodannıñ tüşmege başlamasına yol bermey.

Bu maqalede ukraince mektep tarifini qullanamız: ağırlıq — cisimniñ çekim neticesinde dayançqa ya da asqı bağğa tesir etken quvetidir. Onıñ büyüklügini $P$ ile belgileymiz. Çemodan platformağa aşağı, platforma çemodanğa yuqarı tesir ete. Bu eki kontakt quvetiniñ büyüklükleri birdey, amma olar farqlı cisimlerge tesir ete. Fizika dersligi, §12, s.75–76.

Şunıñ içün ağırlıq çekim ile beraber çemodannı aşağı çekken daa bir quvet degil. Mında ağırlıq platformağa, çekim quveti ise çemodanğa tesir ete. Olarnı çemodanğa tesir etken eki quvet kibi toplamaq hata olur edi. Aşağıdaki ilk eki resim bu eki sualnı ayrı köstere.

Dal · Tarifler aqqındaİhtiyariy · bu qısımnı keçmek mümkün

İngilizce weight ne içün başqa quvetni añlata bile

İngilizce dersliklerde ve NASA materiallarında weight sözü ekseriyette cisimge tesir etken $mg$ çekim quvetini añlata. Dayançnen bağlı terezi köstergiçi içün apparent weight ifadesi qullanıla. Bu, ağırlıq sözünüñ ukraince mektep tarifinden farqlı bir añlaşmadır. NASA: Weight Equation, OpenStax: quvetler ve terezi köstergiçi.

Sözlerniñ manası deñişe, fizik quvetler degil. «Ağırlıq sıfır» ya da zero weight oquğanda tarifke baqıñız: çekim aqqındamı, yoqsa dayançqa basımnıñ yoqluğı aqqındamı? Mında $P$ daima cisimniñ dayançqa tesiridir; massa ya da menbanıñ weight dep adlandırğan er türlü quveti degil.

Ayda kerekli tayanç quveti deñişe

Çemodan yatıq dayanç üstünde tınç turğanda dayançnıñ reaktsiyası çekimni teñleştire. Ağırlıq olarnen büyüklükçe birdeydir. Basit yerli modelde bunı $P=mg$ dep yazamız. Mında $g$ — dayanç olmasa, çekim bu yerde bergen tezlenüvdir.

Qıyaslama içün $g$ degerleri: Yer — 9,82 m/s², Ay — 1,62 m/s², Mars — 3,73 m/s². Bular NASA-nıñ ayrı cedvellerindeki orta yüz çekiminiñ yuvarlaqlanğan degerleridir. Olar aylanmasız modelge aittir; er şeer, dağ ya da coğrafiy keñlik içün tam degerler degil. Avanıñ köterici tesirini ve başqa qoşma quvetlerni de esapqa almaymız. NASA: Yer, Ay, Mars, parametrlerniñ tarifleri.

Ayda aynı yükni tutmaq içün kerek quvet Yerdekiniñ taqriben altıda biridir. Amma üç yerde de massa birdey qalmalı. Qıyaslamada massanı deñiştiriñiz ve onıñnen beraber hangi sayılar deñişkenini közetiñiz.

Dal · Formulalarnenİhtiyariy · bu qısımnı keçmek mümkün

Kilogram ve tezlenüvden nüton nasıl alına

Bizim areketsiz modelde $m=60$ kg massalı yük içün:

P_{\text{Yer}}=60\times9{,}82=589{,}2\ \text{N},

P_{\text{Ay}}=60\times1{,}62=97{,}2\ \text{N}.

Birimler de çarpıla: $\text{kg}\cdot\text{m}/\text{s}^2=\text{N}$ . Bu, kilogramnı öz-özünden nütonğa çevirmek degil: belli $g$ ve tayanç şartları kerek. Marsta aynı esaplama 223,8 N bere.

60 kg yerine30 kg alsaq, üç quvetniñ episi eki qat azala. Aynı 60 kg-nı yerler arasında taşısaq, massa degil, $g$ ve quvet deñişe. Qıyaslama bu eki farqlı amelni ayıra. NPL: nüton ne demek.

Massa birdey, quvet köstergiçi farqlı

Cisimge tesir etken quvetler

Çekim quveti Fg aşağı, dayançnıñ cisimge tesiri N yuqarı yonelgen. Tınç cisimde olar bir-birini teñleştire.

Cisimniñ dayançqa tesiri

P quveti dayançqa aşağı doğru tesir ete. P ve N farqlı cisimlerge tesir etken qarşı quvetlerdir; olar aynı cisimni teñleştirgen eki quvet degil.

Yükni başka yerge alıp barğanda ne deñişerini tahmin etiñiz. Bir massa saylap üç yerni qıyaslañız, soñ 30 kg-nı 60 kg-ğa eki qat arttırıñız. Klaviatura oqları saylavnı deñiştire.

Yatıq dayanç üstünde tınç yük; büyüklükler içün P = N = mg. Tek çekim ve dayançnıñ kontakt tesiri esapqa alınğan; planetanıñ aylanması, sıvı/gaznıñ köterici quveti ve başqa quvetler alınmağan. g — NASA mean surface gravity degerleriniñ yuvarlaqlanğan misalları, belli bir noqtanıñ degerleri degil. Quvet resimleri şartlı, oqlarnıñ uzunlığı ölçek degil; şeritlerniñ ortaq sızıqiy ölçeği 0–600 N. Menbalar: NASA: parametrlerniñ tarifleri; OpenStax: quvetler ve terezi köstergiçi.

Ev terezisi ne içün kilogram köstere

Quvetke esaslanğan terezide yük elastik bir unsurğa ya da datçikke basım yapa. Alet kontakt quvetini añlay, şkalası ya da elektronikası ise Yer şartları içün qabul etilgen kalibrlavnen neticeni massa olaraq köstere bile. Ekrandaki «kg» yazısı massanı quvetke çevirmey. Alet ölçelgen quvet signalından massanıñ bir tahminini bere. NIST: künlük tartuv ve massa, OpenStax: quvet terezisi ne köstere.

Böyle aletni Ayğa alıp barıp, Yer içün kalibrlavını qaldırsaq, zayıfraq basım «kg» biriminde kiçik bir sayı bere bile. Yük maddesini coymadı: quvetten massa esaplanğanda qabul etilgen şartlar endi kerçek şartlarğa uyğun degil. Şunıñ içün bizim qıyaslama nütondaki quvetni deñişmegen massadan ayrı köstere. Measurement Canada: terezini başqa yerge taşımaq.

Bu, er türlü tartuv usulınıñ tasviri degil. Meselâ, teñ qollı terezi yükni aynı meydanda etalon massalarnen qıyaslay. Şkaladaki sayını añlatmazdan evel «bu alet nasıl çalışa?» dep soramaq kerek.

Dayançqa sıfır basım sıfır massa demek degil

$P=mg$ teñliginiñ şartları bar. Dayanç cisimni yuqarı tezlendirse, tek tutmaq içün kerek olğandan daa küçlü tesir etmeli; kontakt köstergiçi arta. Aşağı tezlenüv vaqtında o azala bile. Yuqarı ya da aşağı sabit tezliknen areketniñ özü bu tesirni yapmay: tezlikniñ deñişüvi emiyetli. OpenStax: lift misali.

Kontakt tayancı olmadan ideal serbest tüşüvde cisim ve alet birlikte tüşe. Cisim dayançqa basım yapmay, kontakt köstergiçi sıfırdır. Massa qala, çekim tesir etmege devam ete. Şunıñ içün ağırlıqsızlıqnı massanıñ ya da çekimniñ yoq olmasınen añlatmamalı. NASA: serbest tüşüv ve ağırlıqsızlıq.

Çemodanğa qaytayıq: Ayda quvet köstergiçi taqriben altı qat azalsa, massası da altı qat azaldımı? Yoq. Başqa meydanda tayanç quveti deñişti. Serbest tüşüvde köstergiç sıfır olsa, bu başqa şartlarnıñ deñişmesidir; çemodan boşamadı.

Sayını doğru oqumaq içün üç şeyni belli etmek yeter: hangi büyüklük ölçene, hangi birimlerde ve hangi şartlarda. Küneş sisteminiñ haritasında Yer ve Aynı qıyaslañız. Soñraki temada quvetler cisimlerniñ areketini nasıl deñiştirgenini añlarmız.