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質(zhì)量、重量與重力

 家有學(xué)子 2012-03-10
質(zhì)量、重量與重力
 

質(zhì)量是衡量物質(zhì)本身固有性質(zhì)的一個(gè)基本物理量。在標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有給出質(zhì)量的定義,只是說(shuō)“千克是質(zhì)量單位,它等于國(guó)際千克原器的質(zhì)量?!彼^國(guó)際千克原器,是用鉑銥合金制成的(90﹪的鉑、10﹪的銥),直徑和高均為39 mm的圓柱體,現(xiàn)保存在國(guó)際計(jì)量局。

質(zhì)量是國(guó)際單位制中被選定的基本物理量,其單位是法定的基本單位,不需再用物理方程來(lái)推導(dǎo)。

在物理學(xué)中,質(zhì)量一詞不會(huì)與其他物理量混淆。至于說(shuō)明物品好壞含義的“質(zhì)量”不屬于物理量范疇。

質(zhì)量的單位名稱(chēng)是千克(公斤)。推薦使用千克,盡量少用以至不用公斤。有人認(rèn)為“公斤”是廢除單位,不得使用,這種理解是不正確的。

重量是一個(gè)無(wú)論是在物理學(xué)上,還是在工程技術(shù)上,乃至日常生活中經(jīng)常使用的名稱(chēng)。標(biāo)準(zhǔn)中給出的定義是:“物體在特定參考系中的重量為使該物體在此參考系中獲得其加速度等于當(dāng)?shù)刈杂陕潴w加速度時(shí)的力?!边@一定義明確指出重量是力的一種。其單位當(dāng)然也是力的單位牛頓(N)。重量的符號(hào)是W,(P,G)。

重力的概念在物理學(xué)上是明確的,是指地球?qū)ξ矬w的吸引力,其方向恒指向地心,其大小為物體的質(zhì)量與其所在位置的重力加速度之積,Gmg。重力的單位與力的單位相同,是牛頓(N)。

重力與重量不同之處,在于給定的參考系不同。重力的參考系就是地球,所以只與地球的引力有關(guān)。而重量的概念除此之外,還與由于地球自轉(zhuǎn)引起的物體所在地的離心力有關(guān)。可以用WGF表示。式中G表示重力,F表示物體對(duì)于地球NS軸產(chǎn)生的離心力。在地球的南、北極上,物體的重量等于重力。

如果物體在地球的赤道線(xiàn)上,因?yàn)?/SPAN>r最大,物體所受的離心力最大。此時(shí)重量和重力共線(xiàn),且方向相反。在數(shù)值上可以代數(shù)合,即WGF。盡管在地球上赤道上的重量和重力的數(shù)值相差最大,但其差值也是很小的(只有0.003 383 N)。在赤道以外的各點(diǎn)上更是相差無(wú)幾,其方向上也沒(méi)有多大偏離。所以,人們一般對(duì)于重量和重力這兩個(gè)概念并不過(guò)分的計(jì)較、區(qū)別,甚至當(dāng)作同義詞。

作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),必須明確這兩個(gè)不同的物理概念。在力的備注欄中作了較為詳細(xì)的說(shuō)明:“當(dāng)此參考系為地球時(shí),此量常稱(chēng)為物體所在地的重力。值得注意的是,重量不僅與物體所在地的引力的合力有關(guān),而且與由于地球自轉(zhuǎn)引起的當(dāng)?shù)仉x心力有關(guān)。由于浮力的作用被排除。因此,所定義的重量是真空中的重量。”并說(shuō):“‘重量’一詞按照習(xí)慣仍可用于表示質(zhì)量;但是,不贊成這種習(xí)慣?!?/SPAN>

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