تفاوت جرم و وزن
From Wikipedia, the free encyclopedia
به صورت روزمره، جرم یک جسم معمولاً به عنوان وزن آن تلقی میشود، گرچه اینها در واقع مفاهیم و کمیتهای متفاوت هستند. در محاسبات علمی، جرم مقدار " ماده " در یک جسم است (اگر چه تعریف "ماده" ممکن است سخت و مشکل باشد)، نظر به اینکه که وزن نیرویی است که بر روی جسم به وسیله گرانش اعمال میشود.[1] به عبارتی، یک جسم با جرم ۱٫۰ کیلوگرم، وزنش حدود ۹٫۸۱ نیوتن در روی سطح زمین است که جرم آن ضرب در قدرت میدان گرانشی است. وزن جسم در روی سطح مریخ کمتر است، جایی که گرانش ضعیفتر است و وزن جسم در روی سطح زحل بیشتر است و در فضا وزن جسم بسیار کوچک و ناچیز است و فاصله زیادی از منبع مهمی و بزرگی از گرانش دارد، اما همیشه جسم جرمی مشابه دارد و تغییر نکردهاست.
اشیاء در روی سطح زمین وزن دارند، هر چند بعضی اوقات این وزن به سختی اندازهگیری میشود؛ مثلاً یک شی کوچک که در آب شناور شدهاست و به نظر نمیرسد وزن زیادی داشته باشد چون که توسط آب شناور شده؛ اما هنگامی که آن را به آب در ظرفی که به واسطهٔ یک مقیاس وزن شده باشد اضافه کنیم و وزن را بسنجیم، وزن آب و شی کوچک بهطور معمول افزایش مییابد؛ بنابراین، «جسم بدون وزن» شناور در آب در واقع وزن خود را به پایین ظرف (جایی که فشار افزایش مییابد) انتقال میدهد. بهطور مشابه، یک بالون دارای جرمی است، اما به نظر میرسد که به دلیل شناوری در هوا، هیچ وزنی نداشته باشد یا وزن منفی داشته باشد. با این حال وزن بالون و گاز داخل آن صرفاً به یک منطقه بزرگ از سطح زمین منتقل شدهاست، و وزن آن برای اندازهگیری دشوار است. وزن یک هواپیمای درحال پرواز بهطور مشابه به زمین توزیع میشود، اما ناپدید نمیشود. اگر هواپیما درحال پرواز باشد، همان نیروی وزن به سطح زمین توزیع میشود، همانطور که هواپیما بر روی باند به زمین نیرو وارد میکند، اما بر روی یک منطقه بزرگتر گسترش یافتهاست.
یک تعریف علمی بهتر از جرم، توصیف آن به عنوان ایجادکنندهٔ اینرسی است، که مقاومت یک جسم وقتی که نیروی خارجی بر روی جسم اثر میکند و باعث شتاب گرفتن جسم میشود است. وزن «گرانشی» نیرویی است که وقتی یک جرم در میدان گرانشی قرار میگیرد به جسم وارد میشود و جسم مجاز به سقوط آزاد نیست، و نیروی مکانیکی مانند سطح سیاره آن را از سقوط نگه میدارند. چنین نیروی وزن را تشکیل میدهد.[2] این نیرو را میتوان به هر نوع نیروی دیگری اضافه کرد.
در حالی که وزن یک جسم نسبت با قدرت میدان گرانشی متناسب است، جرم آن ثابت است، تا زمانی که هیچ انرژی یا ماده به جسم اضافه نشود.[3] به عنوان مثال، اگر چه یک ماهواره در مدار (اساساً یک سقوط آزاد) «بی وزن» است، اما همچنان جرم و لختی خود را حفظ میکند. بر این اساس، حتی در مدار، یک فضانورد تلاش برای شتاب دادن به ماهواره در هر جهت هنوز هم نیاز به اعمال زور دارد، و نیاز به اعمال ده بار نیروی بیشتری برای سرعت بخشیدن به ۱۰ تن ماهواره نسبت به یک تن دارد.