Painon ja massan käsitteet voidaan usein sekoittaa niiden ilmeisen vaihdettavuuden vuoksi nykyaikaisessa kansankielessä.
Kun joltakin kysytään painoa, vastaus on lähes aina kilogrammoina tai naulina, mutta tämä on teknisesti virheellinen ja ilmaisee painon, ei painon.
Tieteellisin termein kohteen massa on ilmaus aineen määrästä missä tahansa tietyssä esineessä, ja esineen paino on tähän massaan vaikuttavan painovoiman summa.
Merenpinnalla maan pinnalla esineiden paino ja massa ovat hyvin samanlaiset, mutta paino vaihtelee (0,5-1 %) merenpinnan tasolla verrattuna vuoren huipulle tai päiväntasaajalla verrattuna maan napoihin, koska planeettamme munasolujen muotoon.
Nämä kaksi termiä liittyvät todellakin läheisesti toisiinsa, mutta yleinen oletus, että ne ovat identtisiä, on virheellinen. Itse asiassa ne ovat hyvin erilaisia toisistaan.
Paino vs
Ero massan ja painon välillä on, että massa on skalaarisuure, joka määritellään fyysisessä kehossa olevan aineen määräksi. Paino on vektorisuure, joka määritellään painovoiman fyysiseen kehoon kohdistamana voimana, jolla se vetää puoleensa kohti Maan keskustaa.
Massan ja painon vertailutaulukko (taulukkomuodossa)
| Vertailuparametri | Massa | Paino |
|---|---|---|
| Se on ilmaus… | Aineen määrä esineessä | Massaan vaikuttavan painovoiman summa |
| Voiko se vaihdella? | Ei, se on aina sama | Kyllä, se voi olla jopa nolla |
| Skalaari- tai vektorisuure | Skalaari. Sillä on vain suuruusluokka | Vektori. Sillä on suunta ja suuruus |
| Mittayksikkö | Gramma, kilo, tonni | Newton |
| Matemaattinen kaava | Voima/kiihtyvyys (M=F/a) | Massa x painovoima (W=mg) |
| Mittaustyökalu | Tavallinen tasapaino | Jousivaaka/vaaka |
Mikä on messu?
Esineen massa on muuttumaton suure ja se ilmaisee tietyn kohteen sisältävän aineen määrän. Vuorella on suurempi massa kuin esimerkiksi jalkapallolla.
Koska massa on ilmentymä luontaisesta aineesta tai esineestä, vaikka vuori ja jalkapallo siirrettäisiin nollapainovoimaiseen ympäristöön, niiden vastaavat massat pysyisivät ennallaan. Tämä koskee myös kemiallisia prosesseja, joita voi tapahtua kohteen sisällä.
1700-luvun puolivälistä lähtien olemme Antoine Lavoisierin töiden ansiosta tienneet, että esineen sisällä vuorovaikutuksessa olevien kemikaalien kokonaismassat pysyvät samoina ennen reaktioiden tapahtumista ja sen jälkeen.
Massaa voidaan kuvata myös kohteen kiihtyvyysvastuksena (tunnetaan myös inertiana), mikä tarkoittaa, että mitä suurempi esineen massa, sitä enemmän voimaa sen liikuttamiseen tarvitaan.
Mielenkiintoinen tapa havaita tämä on ripustaa merkittävän painoinen esine (10-20 kg) maan yläpuolelle useiden metrien pituisesta köydestä. Jos yrität nostaa sitä suoraan ylöspäin, tunnet sen painon, mutta jos työnnät sitä hieman sivulta, tunnet esineen massan
Massaa mitataan grammoina, kilogrammoina ja tonneina, mikä on tapa ilmaista painoa täällä maan pinnalla, mikä lisää painon ja massan sekaannusta.
Mikä on Paino?
Paino ilmaisee esineeseen vaikuttavia gravitaatiovoimia, mutta huolimatta kaikista esineistä, joilla on vetovoima, ainoa merkittävä maan päällä on planeetan oma.
Maan päällä kaikki esineet vedetään kohti planeetan keskustaa voimalla yhdeksän pisteen kahdeksan metriä sekunnissa, kun taas kuuhun vaikuttaa maan ja muiden maan ulkopuolisten kappaleiden vetovoima. Esineen paino voi vaihdella hieman myös maan päällä.
Korkean vuoren huipulla esineen paino on hieman pienempi kuin merenpinnan tasolla, koska vetovoima planeetan keskustasta on hieman heikentynyt (noin 0,5 %).
Maan ovulaarisen muodon vuoksi minkä tahansa esineen paino on myös päiväntasaajalla hieman pienempi kuin pohjois- tai etelänavalla, samasta syystä.
Tämä pätee myös astronautien laskeutuessa kuuhun. Koska Kuun vetovoima on noin kuudesosa maan vetovoimasta, astronautti painaa paljon vähemmän kuin maan päällä, vaikka niiden massa pysyy samana.
Esine voi myös olla nollapainoinen. Tilanteessa, jossa gravitaatiovoimat ovat nolla, kuten ulkoavaruudessa, jossa esine on olennaisesti painoton. Toisin kuin yleinen ilmaisu, paino ilmaistaan newtoneina, jotka ovat yleisesti tunnustettu voiman yksikkö.
Tärkeimmät erot massan ja painon välillä
- Esineen massa on ilmaus kohteen muodostavan aineen kokonaismäärästä, kun taas paino mittaa tähän massaan vaikuttavan painovoiman summaa.
- Massa on vakiomuuttuja, eikä se muutu sijainnin tai kemiallisten reaktioiden vuoksi, mutta paino vaihtelee sen mukaan, kuinka voimakas vetovoima siihen vaikuttaa.
- Massa on skalaarisuure, mikä tarkoittaa, että se mittaa vain suuruutta, kun taas paino mittaa painovoiman vetovoiman suuruutta ja suuntaa ja on vektorisuure.
- Yleisesti puhuttaessa hämmennystä herättää se, että grammat, kilogrammat ja tonnit ovat kaikki massayksiköitä. Newtonit ovat painon mittayksikkö.
- Painon tarkkaan mittaamiseen tarvitset jousivaa'an, mutta yleiset vaa'at antavat myös tarkan arvion. Massan mittaamiseen tarvitaan kolmoispalkki tai elektroninen vaaka.
Johtopäätös
Käsitteet massa ja paino ovat hieman sekaisin päivittäisessä puheessamme, koska käytämme usein massan mittayksiköitä puhuessamme esineen painosta.
Vaikka nämä kaksi termiä liittyvät toisiinsa, ne ovat kaksi hyvin erillistä käsitettä, mutta käytännön syistä jokapäiväisille ihmisille täällä maan päällä erot eivät ole niin ilmeisiä.
Tärkein erotuskohta on, että massa ei muutu, ja se on ilmaus fyysisen aineen määrästä tietyssä esineessä, kun taas esineen paino on tähän massaan vaikuttavien gravitaatiovoimien summa.
- https://www.chemicool.com/definition/mass.html
- https://scincing.com/calculate-weight-object-8172507.html
