质量和重量有什么区别?尽管重量取决于质量,它们却是完全不同的概念。质量用来测量物体的惯性,但要取决于物体内所包含的物质的量。
如果物体没有失去或获得物质,它的质量不会改变。在公制和测量的国际单位制中,质量的单位是千克(kg);
在英制中,质量的单位是斯勒格(slug)。然而,重量取决于物体有多大的质量,而且,当物体从一个重力水平转移到另一个重力水平时(比如从地球转移到月球上),物体的重量也会发生改变。重量等于物体的质量与重力加速度的乘积,在地球表面附近的区域,重量=质量x 重力(W=mg),这里的重力意味着地球重力场的重力加速度。在公制和测量的国际单位制中,重量的单位是牛顿(N);在英制中,重量的单位是磅(Ibs)。
在地球上,一个质量为3.5斯勒格(50千克)的人乘重力加速度(9.8米/$秒 ^ { 2 } )$得到他的重量是110磅(490牛顿)。然而,月球上的重力加速度是地球的1/6,如果此人在月球上,他的重量只有18磅(80牛顿)。
如果这个人在真空状态下,远离任何行星的重力场,那么这个人的重量是0牛顿,但是他的质量并没有改变,仍然是50千克。既然月球的重力比地球小,为什么在月球上很难挪动物体?在月球上抬起物体比在地球上抬起同样的物体容易很多,因为月球上的重力加速度是地球上的1/6,因此在月球上物体的重量是地球上重量的1/6。然而,如果要将物体从一个地方移至另一个地方,难度与在地球上是一样的。
这是因为重力只支配垂直方向的运动(举起或放下),重力并不能控制水平方向的运动(推或拉)。110磅的人在火星上有多重?
在地球上一个体重为110磅(质量为50千克)的人在其他行星上的重量为:(续表)当“阿波罗”号宇航员大卫·斯科特在月球上同时扔下羽毛和锤子,哪一个先落下?大卫·斯科特(David Scott)在月球上做了自由落体的实验,这个实验是自由落体最著名的例证之一。他通过实验证明了伽利略300年前提出的观点。在他的简单试验中,他一手拿锤子,一手拿羽毛。当两个物体被同时扔下后,它们同时落在了月球的表面。
这证实了以往人们在地球上得出的结论:伽利略所阐述的所有物体在没有空气阻力的情况下,以同样的速率下降。既然月球上没有空气阻力,这种情况就可以完美地得以展示。人在离开地球多远后才可以感觉不到重力的影响?根据牛顿的万有引力定律,一个处在宇宙任何位置的物体都会感受到地球的万有引力。
然而,在远离地球一定距离后,地球的万有引力将小到感觉不到。在离地球大约1640英里(2640千米)的地方,引力变为地球表面的50%。在离如果将人放在地球的中心,他的重量是多少?如果我们可以将自己放置在地球的中心,那么我们的重量为零。人们受到万有引力的吸引是因为地球的质量。如果将一个人直接放在地球中心,他的上、下、前、后、左、右有同样的质量。
他会受到所有这些质量的吸引,但是这些相同的质量在各个方向给他同样大小的吸引力。这就会使各个方向的引力相互抵消,形成重量为零的状态。地球35.7万英里(57.4万千米)的地方,引力仅达1%,实际上已经达到了无重力状态。
这个距离相当于离开地球表面9个地球半径,或4个半地球直径。重力和引力相互作用谁发现了重力?亚里士多德和伽利略等物理学家提出理论,并通过实验的方法去了解为什么物体向地球表面下落。然而,是艾萨克·牛顿最终解释了重力。
他意识到,宇宙中所有有质量的物体都彼此相互吸引。牛顿还提出并完善了微积分学用以证明自己的理论,并最终将其定义为万有引力定律。是落到地面的苹果使艾萨克·牛顿发现了重力吗?艾萨克·牛顿曾说他对重力的迷恋开始于1665年的一个秋天,当时他离开剑桥回到家乡伍耳索普镇躲避造成成千上万人死亡的瘟疫。为了躲避城镇的娱乐生活,更加专注于自己的研究,牛顿经常在附近的苹果园中冥思苦想。
就在那里,一个苹果落在了他的脚上,让年轻的牛顿开始对重力进行了思考。他想,为物体为什么会下落?地球上所有的物体都受到地球的吸引,因为所有具有质量的物体相互之间都存在万有引力。因此,具有巨大质量的地球和同样具有一定质量的苹果之间相互受到万有引力的吸引,并向对方加速前进。为什么苹果向地球移动的比地球向苹果移动的多?原因在于地球比苹果具有更大的质量,因此它具有更大的惯性,更不容易向苹果移动。
什么物体(比如说苹果)虽然没有同地面接触却受到地球的吸引呢?牛顿后来证明,将苹果吸引至地表的力量就是作用于月球使其绕地球旋转的力量。