Kilogram
Článek je určen především těm, kteří si myslí, že na Měsíci budou mít menší hmotnost.
Co je kilogram, to ví asi každý.
Asi přesnější bude, tvrzení, že si každý myslí, že ví. Skutečnost je odlišná. Chybné pojetí hmotnosti jsem nalezl jak v populárně naučném časopisu, tak i v místech expozice jedné hvězdárny. A proto je tu článek o tom, co je to kilogram, co je to hmotnost.
Hmotnost zjišťujeme nejčastěji vážením. A to vede k chybné záměně dvou fyzikálních veličin - hmotnosti (množství hmoty) a tíhy (gravitační síly a jiných sil). Hmotnost není síla.
Jednotkou hmotnosti je kilogram (kg).
Jednotkou síly je například Newton (N) nebo kilopond (kp).
Těleso o hmotnosti 1 kg bude na Zemi na podložku působit silou 1 kp neboli 9,81 N.
Hmotnost nejsme schopni vnímat. Můžeme jen vnímat a měřit její projevy, ne ji samu:
- Těleso, které má větší hmotnost, má při stejném materiálu větší objem. To zjistíme vizuálně nebo změřením rozměrů.
- Těleso, které má větší hmotnost, obsahuje při stejném materiálu více atomů či molekul. To zjistíme chemickou analýzou.
- Těleso, které má větší hmotnost, má na stejném místě větší tíhu. To zjistíme vážením.
- Těleso s větší hmotností se při vodorovném působení síly hůře „rozjede", má menší zrychlení
Těchto vlastností se využívá při stanovování hmotnosti. Z toho nejčastěji vážíme, tj. měříme gravitační sílu, tedy sílu, jíž se vzájemně přitahují dvě tělesa (předmět a Země), sílu, která je úměrná součinu jejich hmotností. Hmotnost odvozujeme až druhotně ze zjištěné síly, tíhy.
(Promítá se zde ještě síla vztlaková. Archimédův zákon.)
Není tedy pravda, že na Měsíci má člověk 6x menší hmotnost (méně kilogramů). Pokud kosmonaut má na Zemi hmotnost 84 kg bude i na Měsíci mít 84 kg a nikoli 14 kg. Rozdíl je ale v tom, že na Zemi je přitahován silou asi 820 N (neboli 84 kp) a na Měsíci je při stejné své hmotnosti 84 kg přitahován silou asi jen 137 N (neboli 14 kp).
Rozdíl není v kosmonautovi, rozdíl je způsoben menší hmotností Měsíce než Země a tím ve slabším vzájemném působení dvojice kosmonaut-Měsíc než dvojice kosmonaut-Země.
Pokud bychom chtěli na Zemi roztlačit kočárek, osobní automobil, autobus a vlak, asi bychom skončili u auta. Ani na měsíci bychom neroztlačili autobus. Hmotnost vozidel je totiž na obou planetách stejná a pro roztlačení vozidla budeme potřebovat naprosto stejnou sílu na Zemi i na Měsíci. Velikost planety se při rozjíždění vozidla ve vodorovném směru nijak neuplatní.
I proto se hmotnost tělesa pobytem na Měsíci nezmenší, neboť se nezmenší jeho objem.
Nesníží se ani počet molekul: Například 55,8 g železa obsahuje 602 214 150 000 000 000 000 000 atomů železa. Stejný počet atomů železa bude ten samý kus obsahovat i na Měsíci; proto musí i tam mít hmotnost 55,8 g.
Na Měsíci bude správně fungovat jen dvoumisková váha se sadou závaží, jakou známe z kuchyní našich babiček, nebo decimálka.
„Pozemská" váha (měřidlo) založená na natahování pružiny nebo podobných principech se bez překalibrování nedá na Měsíci použít. Nepřekalibrovaná váha je na Měsíci zkrátka špatná.
Posílá vás někdo na Měsíc, abyste vážili méně? Pak stačí bez dalekých cest použít doma v obýváku váhu s chybnou stupnicí. Docílíte stejného výsledku, ale s menšími obtížemi a nižšími náklady.
na hlavní seznam článků
na seznam článků Romana Jandy