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一個物體的質量等于它的重量嗎
一個物體的質量等于它的重量嗎
更新时间:2024-10-21 02:07:57

在日常生活中,重量和質量的意義是一樣的,我們通常把一個物體的重量等效于其質量。但在某些特殊情況時,也需要考慮它們之間的差異。

重量和質量是不同的,重量的單位為牛頓N,而質量的單位是千克kg。在地球表面,質量為一公斤的物體,其重量大約為9.8牛頓。日常生活中,我們常将這兩種概念混淆。

重量

我們通常将物體由于地球的吸引而受到的力的大小叫做重量。物體所受到的這個力叫做重力,力的方向豎直向下,隻在赤道或兩極地區指向地心。

事實上,物體所受到的重力并不嚴格等于物體所受到的引力大小。由于地球存在自轉,物體還将受到慣性離心力的作用。嚴格來說,物體的所受到的重力是萬有引力和慣性力的合力。地球赤道附近的自轉速度大約為465米每秒,随着緯度的升高,物體所受到的慣性離心力也就越弱,在兩極地區為0。不過由于慣性離心力的作用較微弱,我們通常忽略不計。

一個物體的質量等于它的重量嗎(物體的重量和質量雖然都會發生變化)1

(地球引力、重力、向心力和慣性離心力組成的平行四邊形,從圖中可以很輕松的看出它們之間的關系。)

物體所受到的重力還與物體的加速度有關。同樣一個物體處于不同的運動狀态時,其所受到的重力也是不同的。我們可以通過改變物體的加速度來改變慣性力,從而人為的改變物體所受到的重力。超重與失重就是這麼産生的。

一個物體的質量等于它的重量嗎(物體的重量和質量雖然都會發生變化)2

重量和質量的換算關系為W=mg,其中g為重力常數,數值大小為9.8牛每千克。考慮自轉的影響,g的大小與物體所在的緯度及高度有關。通常緯度越高物體所受到的重力也就越大,這也是各國選擇在赤道附近發射衛星的原因之一。離地心越遠的物體所受到的重力也就越小,其重量也就越輕。比如在太空中失重的物體,其重量幾乎為0。

地球并不是一個質量均勻的物體,其重力分布也是不均勻的。我們都知道地球是一個球體,其實地球并不是一個完美的球體,地球赤道半徑比極半徑多21公裡。忽略其它因素,在地球表面,同樣是1千克的物體,赤道和極地地區的重量相差大約0.3%左右。

一個物體的質量等于它的重量嗎(物體的重量和質量雖然都會發生變化)3

在宇宙中,同樣質量的物體在不同天體表面的重量都是不同的,一般可以通過天體表面的重力加速度來進行比較。宇航員在月球上所受到的重力僅為地球重力的1/6,因此宇航員可以在月球上輕松搬起一塊大石頭,這在地球上是難以想象的。

質量

質量是指物體所包含的物質的量的大小。根據量度方式的不同可分為慣性質量和引力質量,這兩種質量其實是等價的。

根據相對論,物體的質量會随着其運動速度的變化而發生改變,據此物體的質量又可以分為靜質量、動質量和相對論質量(靜質量和動質量之和)。當物體的運動速度遠小于光速時,其質量的增量極小,可以忽略不計。

一個物體的質量等于它的重量嗎(物體的重量和質量雖然都會發生變化)4

物體的質量并不會随着其所處空間位置的不同而發生變化。不論是在太空中,還是在地表,1千克靜止物體的質量始終還是1千克。

生活中,彈簧秤和電子秤稱出來的都是物體的重量,由于誤差不大,我們一般也将其等同于物體的質量。要準确的測出物體的質量,需要利用到杠杆平衡原理,天平以及帶秤砣的台秤或者杆秤都是利用這個原理來測量物體的質量的,它們不會受到重力變化的影響,即使在月球上也能用。

一個物體的質量等于它的重量嗎(物體的重量和質量雖然都會發生變化)5

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