质量与重量
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由于地球上绝大多数的“质量”都有“重量”,也因为此两量之间通常都呈近正比关系,在自然科学外此二概念经常被混淆,以“重量”一词统称。[1]然而在物理学中,质量和重量这两个概念是有区别的。质量是描述物体惯性的性质——也就是一物体在不受外力时,保持匀速运动的力量。反过来,重量是带一定质量的物体在引力场中所受的力。[2]
看图,女孩的全部重量(引力)都由秋千的座位所支撑。如果有人站在秋千运动轨迹的最低点处,并突然使秋千停止运动,那么这个人所受到的撞击则是由女孩运动的惯性作用[需要解释]造成的。
物质的重量是物体所受引力强度的函数(即重量随引力强度变化而变化),而质量则恒定不变(假设物体相对于观测者并不是以相对论速度运动)。[3]相应地,对于在微重力环境下进行太空行走的宇航员来说,他不费吹灰之力就可以“抱起”他面前的通信卫星——卫星已经“失重”了。然而,由于在微重力环境下,卫星仍然保持它固有的质量和惯性,把一个重10吨的卫星从静止加速到一定的速度,与加速一个重1吨的卫星相比,前者所需的力是后者的10倍。
在地球上,大多数物体的运动都受到重量的影响,但秋千的模型可以在基本排除重量的影响之下演示力、质量与加速度的关系。如果一个人站在一个成年人所坐的秋千后面,用力地推动秋千,成年人所受的加速度相对较低,而且秋千的摆动幅度相对也较小。如果将同样的力施加在一个小女孩所坐的秋千之上,这个行为所产生的加速度相比之下就大了许多。