Изясняване на маса и тегло

В това видео искам да изясня две идеи, за които често говорим, но които са доста объркани в езика на ежедневието ни. И тези идеи са маса и тегло. И първо ще ти кажа какво са. А после ще говорим за това как са объркани. Масата е буквално – има два начина да гледаме на масата. Един начин да гледаме на масата – и това не е техническо определение, но ще ти даде представа – е колко от дадено нещо има. Тоест нещо подобно на "материя". Тоест ако имам повече молекули от дадена маса, общо ще имам повече маса. Или ако имам повече атоми, ще имам повече маса. Тоест колко има от дадено нещо. И искам да внимавам с това определение, понеже другите неща не са това, което традиционно ще свържем с материята, след като започнем да се занимаваме с по-сложна физика, които все още ще имат маса. Друг начин да определим масата е как нещо реагира на специфична сила. Вече научихме от втория закон на Нютон, че ако имаш дадена сила и имаш повече маса, тогава ще ускоряваш по-малко. Ако имаш по-малко маса, ще ускоряваш повече. Тоест как нещо реагира на дадена сила. Нещо с по-малка маса ще ускори повече за дадена сила. Нещо с по-голяма маса ще ускори по-малко. Теглото е силата на гравитацията върху дадена маса, или върху даден обект. Това е силата на гравитацията върху един обект. И за да помислим за разликата, нека помислим за мен, седящ на Земята. Ако съм на Земята, масата ми е 70 килограма. Масата ми – нека направя това в различен цвят – масата ми е 70 килограма. Има 70 килограма неща, които съставят Сал. Но теглото ми не е 70 килограма. Често ще чуеш хората да казват, че тежат 70 килограма. И това не е проблем при разговорната употреба на думата, но технически не е правилно. Понеже теглото е силата, с която Земята притегля – силата на гравитацията върху моята маса. И теглото ми – нека помисля за теглото за момент – теглото ще е равно на... Гравитационното поле на Земята – надявам се, че изгледа видеото за гравитацията. Или ако не си, спокойно можеш да го изгледаш. Но гравитационното привличане между два обекта, силата на гравитацията между два обекта ще е главно G, универсалната гравитационна константа, по масата на първия обект по масата на втория обект, делено на разстоянието, което разделя двата обекта, на квадрат. И ако си на Земята и вземеш всичко това, ако кажеш, че това тук е масата на Земята... Ако кажеш, че това е разстоянието от центъра до повърхността на Земята, понеже в момента стоя тук... Разстоянието от центъра до повърхността на Земята. Тогава всичко това тук се опростява до нещо, което понякога се нарича малко g. И малкото g е – просто го закръглям – 9,8 метра в секунда на квадрат. Силата на гравитацията за нещо близо до повърхността на Земята ще е тази величина тук по масата. Теглото ми на повърхността на Земята е това 9,8 метра в секунда на квадрат по масата ми, по 70 килограма. Това ще е – ще извадя калкулатора си. Защо просто не извадя калкулатора си и не направя изчисленията? Щях да го закръгля до 10 и да кажа, че е около 700, но нека всъщност го изчислим. Имаме 9,8 по 70 килограма. Тоест имаме 686. Това ми дава 686. И мерните единици са килограм метра за секунда на квадрат. И тези мерни единици, килограм метра за секунда на квадрат, са същото нещо като нютона. Теглото ми, и няма да чуеш хората да казват това, но теглото ми на повърхността на Земята е 686 нютона. И, забележи, току-що казах "теглото ми на повърхността на Земята". Понеже, както можеш да си представиш, теглото е сила, поради гравитацията върху един обект, върху дадена маса. Ако отида някъде другаде, например на Луната, теглото ми ще се промени. Но масата ми няма. Нека запишем това. Това е теглото на Земята. Ако взема теглото ми на Луната – и не съм преглеждал това преди видеото. И можеш да се увериш в това вместо мен, ако искаш. Но са ми казвали, че гравитационната сила на Луната, или гравитационното привличане на повърхността на Луната е около 1/6 от това на повърхността на Земята. Тоест теглото ми на Луната ще е приблизително 1/6 от теглото ми на Земята, по 686 нютона – това ми дава малко над, колко е това, може би 114. Просто ще извадя калкулатора. Мозъкът ми работи малко по-бавно, когато записвам видеа. Да. Правилно. 114. Това ни дава приблизително 114 нютона. Искам силно да наблегна върху това. Теглото е сила, поради гравитацията върху даден обект. Теглото ти се променя от планета на планета. Теглото ти дори ще се промени, ако отидеш на много високо надморско равнище, понеже леко се отдалечаваш – ще е изключително малко – но малко се отдалечаваш от центъра на Земята. Теглото ти ще се промени с незначително количество. Всъщност понеже Земята не е перфектна сфера – често се нарича овална сфера – теглото ти е малко по-различно на различните места на Земята. Ако отидеш на полюсите или пък на Екватора, ще имаш малко по-различни тегла. Масата ти не се променя. Няма значение къде отиваш, като приемем, че в теб не се провежда някаква ядрена реакция. Масата ти не се променя. Масата ти не се променя, въз основа на това къде си. Сега може да си кажеш: "Не работя с килограми и нютони, и такива неща. Аз съм в Америка. А в Америка говорим за фунтове. Фунтовете подходящи ли са?" И, да, фунтовете са мерна единица за тегло. Ако кажа, че тежа 160 фунта, това наистина е тегло. Казвам, че силата на гравитацията върху мен е 160 фунта. Но тогава може да кажеш: "Тогава каква е масата ти, ако говориш за английската система, или понякога наричана имперска система?" И тук ще те запозная с концепция, която много малко хора познават. Тя е добра тривиална концепция. Мерната единица за маса – нека изясним – мерната единица за маса в имперската система, масата се нарича слъг. Ако искаш да намериш колко слъга си, теглото ти – силата на гравитацията върху теб е 160 фунта. Това ще е равно на – ако изчислиш всичко това – силата на гравитацията на повърхността на Земята... Но ако направиш това в имперски единици, вместо да получиш 9,8 метра в секунда на квадрат, ще получиш 32 фута в секунда на квадрат, което също е ускорението близо до повърхността на Земята, поради гравитацията, във футове и секунди, вместо в метри и секунди. И тогава това е по масата ти в слъгове. За да намериш това, делиш двете страни на 32 фута на секунда на квадрат. Нека направим това. Нека разделим двете страни на 32 фута на секунда на квадрат. Съкращават се. И нека извадя калкулатора си. Имам 160 фунта, делено на 32 фута за секунда на квадрат. И получавам точно 5. Трябваше да мога да направя това наум. Получавам 5. И мерните единици тук – в числителя имам фунтове. И тогава деля на фута в секунда на квадрат. Това е същото нещо като да умножим по секунда на квадрат за фут. И тези мерни единици, 5 фунта секунда на квадрат върху фута, това е същото нещо като 1 слъг. Ако тежа 160 фунта, масата ми ще е равна на 5 слъга. Ако масата ми е 70 килограма, теглото ми е 686 нютона. Надявам се, че това изяснява малко нещата.