Massa vs vikt i fysik: definition, skillnader och enkla exempel
Lär dig skillnaden mellan massa och vikt i fysik – klara definitioner, tydliga exempel och förklaringar av kilogram, newton och gravitation.
Inom fysiken är massa och vikt olika. Ett föremåls massa är ett mått på mängden materia i föremålet. Vikt är ett mått på den kraft som ett gravitationsfält utövar på föremålet. Med andra ord är vikten ett mått på hur hårt gravitationen drar på ett föremål. Detta innebär att ett föremåls massa förblir densamma oavsett var det befinner sig på jordens yta, men om det flyttas från ekvatorn till Nordpolen kommer dess vikt att öka med 0,5 % på grund av ökningen av jordens gravitationsfält.
Massan mäts i kilogram eller pund. En volym vatten på en liter har en massa på ett kilo. Vikt mäts i newton, standardenheten för kraft. En massa på ett kilo som placeras på en bänk trycker ner bänken med nästan tio newtons kraft.
Definitioner och formel
Massa är ett mått på hur mycket materia ett föremål innehåller och beskriver också föremålets tröghet (motstånd mot acceleration). Vikt är den kraft som verkar på den massan i ett gravitationsfält. Sambandet mellan vikt (W) och massa (m) ges av formeln:
W = m · g
där g är tyngdaccelerationen (på jorden ungefär 9,81 m/s²). Vikten är alltså beroende av var föremålet befinner sig eftersom g kan variera.
Enheter och omräkningar
- Massa: kilogram (kg) är SI-enheten. I vardagligt bruk används ibland pund (lb) för massa i det imperiska systemet (1 kg ≈ 2,20462 lb).
- Vikt / kraft: newton (N). På jorden ger 1 kg en tyngdkraft på ungefär 9,81 N (1 kg · 9,81 m/s² ≈ 9,81 N).
- Praktiskt samband: 1 kilogramkraft (1 kgf) definieras ofta som den kraft som 1 kg utövar vid standardtyngdacceleration, vilket är ungefär 9,80665 N.
- Täthet: massa delat med volym (ρ = m/V). Exempel: 1 liter vatten ≈ 1 kg under normala förhållanden.
Enkla exempel
- En person med massa 70 kg har på jorden en tyngd på ungefär 70 · 9,81 ≈ 687 N. På månen, där g ≈ 1,62 m/s², skulle samma persons tyngd vara cirka 70 · 1,62 ≈ 113 N.
- En våg (badrumsvåg) mäter egentligen den kontaktkraft som utövas mellan person och våg. Vågen är kalibrerad för att visa massan i kg genom att anta ett standardvärde för g. Om g är annorlunda (till exempel på andra himlakroppar) visar samma våg därför inte riktigt samma siffra i kg.
- I rymden, i omloppsbana, känner astronauter "viktlöshet" eftersom både de och rymdfarkosten faller fritt runt jorden. Deras massa och tröghet finns kvar, men den normala tyngdkraftskomponenten som vågar skulle mäta är i praktiken frånvarande.
Varför varierar vikten över jordens yta?
Tyngdaccelerationen g varierar något över jordens yta av flera orsaker:
- Jordens rotation ger en centrifugalkraft som minskar den upplevda tyngden mest vid ekvatorn.
- Jorden är inte en perfekt sfär utan något tillplattad vid polerna (oblateness), vilket påverkar gravitationsfältet.
- Lokala variationer i jordens massa (t.ex. berg, underjordiska strukturer) och höjd över havet gör också att g förändras något.
Sammanlagt ger detta att vikten kan skilja sig med omkring 0,5 % mellan ekvatorn och polerna, och även förändras med höjd över havet.
Vanliga missförstånd
- I vardagligt tal säger vi ofta "vikt" när vi menar massa i kilo — exempelvis "min vikt är 70 kg". Tekniken bakom vågar och enhetsspråk förklarar varför detta fungerar så länge man är på jorden.
- Pund kan avse både massenheten pound (lb) och pound-force (lbf). Var tydlig med vad som avses i tekniska sammanhang.
- Massa och vikt är nära kopplade i praktiska situationer men är distinkta begrepp i fysiken: massa är inneboende egenskap, vikt är kraft beroende av gravitation.
Sammanfattning
Massa är mängden materia och tröghet (mäts i kg). Vikt är den kraft som gravitationen utövar på en massa (mäts i N) och beräknas med W = m·g. Massa förändras inte när du flyttar dig mellan olika platser, men vikten gör det eftersom g varierar med plats och höjd. I dagligt språk används ofta "vikt" som synonym till massa (kg), vilket fungerar på jorden men kan vara missvisande i andra miljöer.
Kedjorna på gungan håller hela barnets vikt. Om någon skulle stå bakom henne längst ner i gungan och försöka stoppa henne, skulle han eller hon agera mot hennes tröghet, som kommer från massan, inte vikten.
Översikt
Vikten av något är det värde som mäts på jordens yta. Tyvärr är de vanligaste termerna som används för att beskriva ett föremåls vikt massanheter, t.ex. kilogram eller pund. Under nästan hela mänsklighetens historia har vikten mätts på jordens yta. Här är vikten proportionell mot massan. Föremål som har samma massa har samma vikt. Ett föremål som har dubbelt så stor massa som ett annat har också dubbelt så stor vikt. Därför är det vanligt att man använder de två orden massa och vikt som om de betyder samma sak, och att man använder kilogram eller pund som enheter för både massa och vikt. Att använda samma termer för att beskriva och mäta två olika egenskaper har lett till förvirring mellan dessa två egenskaper, massa och vikt. Massa och vikt är inte samma sak.
I allmänhet avser massa hur "tungt" något är. Men massa är egentligen en tröghetsegenskap, dvs. ett föremåls tendens att hålla en konstant hastighet om det inte påverkas av en yttre kraft. Enligt Newtons andra rörelselag, som uttrycks i formeln, kommer ett föremål med en massa m på ett kilogram att accelerera a med en meter per sekund per sekund (ungefär en tiondel av den acceleration som beror på jordens gravitation) när det påverkas av en kraft F på ett newton.
Känna skillnaden
Det är möjligt att känna skillnaden mellan vikt och massa genom att hänga upp ett föremål med en massa på över tio kilo i ett två eller flera meter långt rep. Om en person trycker uppåt mot föremålets undersida med ett finger känner han eller hon föremålets vikt. Om man trycker kortvarigt mot sidan av det upphängda föremålet med ett finger känner man föremålets massa. (Det är viktigt att de inte trycker föremålet i sidled tillräckligt långt för att börja lyfta det).
Frågor och svar
F: Vad är skillnaden mellan massa och vikt?
S: Massa är ett mått på mängden materia i ett föremål, medan vikt är ett mått på den kraft som tyngdkraften utövar på ett föremål.
F: Vad är vikt?
S: Vikt är hur hårt gravitationen drar i ett föremål.
F: Kommer ett föremåls massa att förändras om det flyttas från ekvatorn till nordpolen?
S: Nej, ett föremåls massa förblir densamma.
F: Kommer ett föremåls vikt att förändras om det flyttas från ekvatorn till nordpolen?
S: Ja, föremålets vikt kommer att öka med 0,5 % på grund av att jordens gravitationsfält ökar.
F: Vilka enheter används för att mäta massa?
S: Massan mäts i kilogram eller pund.
F: Vad är massan av en volym vatten på en liter?
S: Massan av en enlitersvolym vatten är ett kilogram.
F: Vilka enheter används för att mäta vikt?
S: Vikt mäts i newton, vilket är standardenheten för kraft.
Sök