如何從質量計算重量
物體的重量是在重力作用在該物體上的力。物體的質量是物質具有的量,並且無論重力如何改變都不會發生改變。這就是為什麼一個物體,它在地球上具有20公斤質量,在月球上也有20公斤質量,但重量僅為地球上的1/6。它在月球上的重量只有1/6,是因為重力的作用在月球上遠遠低於在地球上的作用。閲讀有關信息,以及如何通過質量計算重量的提示。
計算重量
(01)使用公式“w = m x g”,將重量轉換成質量。重量的定義是重力作用在該物體上的力。科學家們將這句話寫成這樣一個等式“w = m x g”,或“w = mg”。由於重量是一種力,科學家們還將方程寫作F = mg。F=重量的符號,以牛頓為單位,N。m=質量的符號,以千克為單位,或kg。g=重力加速度的符號,表示為m/s2,或米每平方秒。如果你使用米作為單位,當地地球表面的重力加速度為9.8 m/s2。這是你應該使用的標準國際單位。如果你一定要使用英尺作為單位,則引力加速度是32.2 f/s2。這是相同的單位,只是把單位換算了而已(以英尺代替了米)。
(02)找到物體的質量。因為我們正在試圖通過質量計算重量,而質量是已知的。質量是物體重要的基本量,單位為千克。
(03)得出重力加速度。換句話説,找出g。在地球的表面,g為9.8m/s2。在宇宙的其它地方,重力加速度會發生變化。你的老師,或者做題時題目都有可能告訴你重力作用的位置,這樣你做題的時候就能用相應的重力加速度來計算了。。重力加速度在月球上與地球上是不同的。在月球上,重力加速度大約是1.622 m/s2,或者説,它是地球加速度的約1/6。這就是為什麼同等質量的物體,在月球上只有在地球上的六分之一重量。太陽上的重力加速度與地球和月亮都有所不同。重力加速度在太陽上大約是274.0 m/s2,或大約是地球上加速度的28倍。這就是為什麼同等質量的物體,在太陽上的重量是在地球上的二十八倍(如果你能活下來!)。
(04)將數字代入公式。現在你已經得到了m和g,你就能夠將這些數值代入公式F = mg,並進行下一步計算。你應該得到一個以牛頓或者N為單位的數字。
例題
(01)解決例題#1。問題如下:"物體的質量是100公斤。那麼它在地球的表面上的重量是多少?''我們現在有m和g。m等於100公斤,g等於9.8 m/s2,因為我們要在地球表面上計算物體的重量。代入下一個公式:F=100 kg x 9.8 m/s2。這樣我們就得到了最後的答案。在地球的表面,質量為100公斤的物體重量約為980牛頓。F= 980 N。
(02)解決例題#2。問題為:"物體的質量為40千克,那麼在月球表面上它的重量是多少?"我們現在有m和g。m值為40公斤,g等於1.6 m/s2,因為這個時候,我們要在月球表面上尋找物體的重量。代入下一個公式:F= 40 kg x 1.6 m/s2。我們得到了最後的答案。在月球的表面,質量40公斤的物體重量約為64牛頓。F= 64 N。
(03)解決例題#3。問題是:"在地球表面上物體重549牛頓。那麼它的質量是多少?"做這個問題的時候,需要倒過來解。我們已經有了F和g,需要計算m。建立等式549 =mx 9.8 m/s2。這一次不是進行乘法運算,而是除法。具體來説,我們用g去除F。在地球的表面上549牛頓的物體質量為約56千克。m= 56千克。
附錄:用kgf表達的重力
(01)一牛頓是一個SI單位。我們經常把重量用kilogramforce(千克力)或kgf的方式表達。這不是一個SI單位,因此不太完美。但用了這個單位,就能很方便地與地球上其他任何地方的重量進行比較。
(02)1KGF= 9.8166 N。
(03)用9.80665去除以計算出來的數目,或在可能時使用最後一列。
(04)重量101千克的宇航員,在北極是101.3kgf,在月球上是16.5 kgf。
(05)什麼是SI單位?它代表國際d’Unites系統,是一個科學家使用的完備計量單位。
特別提示
最困難的部分是理解重量和質量之間的區別,因為人們傾向於混淆'重量'和'質量'。在應該使用牛頓,或者至少是kilogramforce(千克力)時,他們往往使用公斤。即使你的醫生可能會討論你的體重,但其實他是為了討論你的質量。
天平可以衡量質量(kg),磅秤是通過彈簧的收縮與舒張來衡量重量(kgf)。
重力加速度g也可以表示為N/kg。1 N/kg = 1 m/s2。這個數字保持不變。
質量為100公斤的宇航員,在北極重達983.2N,在月亮上則為162.0N。在中子星上,他會更重,但他很可能不會注意到。
kgf用起來很方便,但牛頓仍是首選單位,原因在於當你知道牛頓值時,很多其他量更容易計算出來。
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