重量与重力到底有什么区别?
重力与重量不同之处,在于给定的参考系不同.重力的参考系就是地球,所以只与地球的引力有关.而重量的概念除此之外,还与由于地球自转引起的物体所在地的离心力有关.可以用W = G +F 表示.式中G 表示重力,F 表示物体对于地球 NS 轴产生的离心力.在地球的南、北极上,物体的重量等于重力.果物体在地球的赤道线上,因为 r 最大,物体所受的离心力最大.此时重量和重力共线,且方向相反.在数值上可以代数合,即 W = G - F .尽管在地球上赤道上的重量和重力的数值相差最大,但其差值也是很小的(只有 0.003 383 N).在赤道以外的各点上更是相差无几,其方向上也没有多大偏离.所以,人们一般对于重量和重力这两个概念并不过分的计较、区别,甚至当作同义词.
质量和重量是一回事吗?有什么区别?
前二者都为物理学名词。质量的符号为m,单位为Kg,是衡量物体有多重的计量单位之一;重力是力学名词,符号为G,单位为N。它们的换算关系为G=mg,g是引力常数,一般取10或9.8。至于重量,只是一个普通口语名词。
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其实质量只是物体的基本属性,它并且不随外界因素的变化而改变;而重量是物体受到来自重力的作用,即来自星球的万有引力作用,力的作用是相互的,所以其实根本不是这么一回事。
质量是物体属性的其中之一
质量常有两种定义:惯性质量和引力质量。
依次用于衡量物体惯性的大小,是衡量受某种引力场影响它的大小而作用的。而惯性质量和引力质量被多次实验证明其实是等价的,所以可以得到一个结论:一个物体质量(m)越大,它的惯性就越大,越不容易被推动,改变它的速度也很难。一个物体质量越大,也会使同一个引力场(或者说同一星球)对它的引力就越大质量是物体自身的属性,是不随外界改变而改变的,质量符号为m。
重量是物体受到的引力
重量其实就是物体在地球上(或者其他星球上),所受到的重力大小,实质上是万有引力。根据GM=gR^2可得,卫星轨道半径为R,而通过这个式子GMm/r^2=mg可得,而在星球的两级才能运用,M为中心天体,m为环绕中心天体的星球,r指的是轨道半径,当远离地面时,万有引力等于向心力,就有别的算法了。
对于同一个物体,外部的引力场发生,变化时,物体重量是会变化的。月球表面的引力场强度是地球表面的1/6,所以地球人的重量到了月球会变为1/6。而物体的质量则会保持不变,毕竟无论物质移动到了哪里,其本身都不增不减。
重量 = 质量 x 引力场强度
重量是一份力,符号为F,根据牛顿第二定律则有:F=m?a。其中m为物体质量,a为加速度,即表示大小,又表示方向,是个矢量。
在地球,a是地球表面的引力场强度,为了简便,人们规定地表的引力场强度为g,名为?重力加速度?来表示。
测质量与测重量的方式不一样
另外,从各自的测量方式,你也可以观察到二者的不同。
假设我们要分别测一个石块的质量m和重量F。
我们一般用天平测量小物体的质量,意味着你得找到与石块质量相同的物体来进行称重,那个物体的质量是多少,苹果的质量也就是多少。因此会定义一些已知质量的物体作为参考,比如天平的砝码,杆秤的衬托。用天平或秤杆的方法,无论你在地球上,还是在月球上测量,得到的石块质量都是相同的。
而重量是一种力,测量方法就很多了,我们可以找一个与重力相同的力,并且大小可知。比如用弹簧拉力计吊起石块,或者用弹簧顶住它,因为弹簧的形变量与弹力成正比,用弹簧的形变来测量重力很方便。
当然,你也可以用天平也可以测重量,因为砝码和衬托的质量已知,可以先测量出石块的质量m,然后乘以重力加速度g就知道苹果重量F二者各自的大小。
区分?质量?和?重量?有什么用?
我猜到你可能会好奇,这两个量在地球上根本也没啥区别嘛,不就是差了一个常数因子嘛,干嘛这么麻烦?
确实,对于绝大多数人,这两个量根本不用咋区分,无非就是一个单位是kg,一个单位是N而已。但对于航天等特殊领域,物体受到的引力与质量并非是简单的正比关系,将这两个概念区分开很有必要。
以地球同步人造卫星为例,需要考虑让其停留在特定轨道上,以获得与地球同步的角速度,所以才叫?同步卫星?。而太空中的引力场是与地球不同的,此时计算受力就不能用地球上的重力加速度作为参数,还要考虑到月球的引力,整体的引力加速度的计算更为复杂。但在这个过程中,卫星的质量是不变的,因此几乎不需要考虑质量的变化:F?=m?a?,我们只需要考虑a就可以获得F的改变量。
但也存在远航的卫星,相对地面的速度非常快,这时必须要考虑相对论效应,即卫星的质量会发生微小的增加。轨道的计算不能出一丝一毫的差错,这类效应绝不可忽视。此时F?=m?a?,可以看到质量m、加速度a都在变化,计算更为复杂了。
总结
所以质量和引力必须单独考虑才能周全,如若单纯认为m是不变的,有可能会出大问题的。
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