Fagstoff

Tyngde

Publisert: 05.10.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut































Massemåling ved vektløshet. Stolen astronauten sitter i er utstyrt med fjærvekter. Svingetiden er avhengig av massen som svinger.
Massemåling ved vektløshet. Stolen astronauten sitter i er utstyrt med fjærvekter. Svingetiden er avhengig av massen som svinger. NASA





































Slipper vi 2 lodd med ulik masse samtidig fra samme høyde vil de lande samtidig om vi ser bort fra luftmotstanden. Begge loddene påvirkes av den samme akselerasjonen, nemlig: jordas tyngde-akselerasjon som er 9,81 m/s2. Når vi bruker Newtons 2. lov får vi deres tyngde G som resultat.

$$G = m \cdot g$$

Hvor $G =$tyngde (kraft), $m =$ masse og $g =$ tyngde-akselerasjon.

Alle legemer som befinner seg i gravitasjonsfeltet (= tyngdefeltet til et annet legeme) blir påvirket av en kraft som kalles tyngde eller gravitasjonskraft.

Astronauten David Scott viste eksperimentet på månen til fjernsynsseere. Han slapp en hammer og ei fjær samtidig. Begge falt like fort og landet derfor samtidig.

Astronauten David Scott slipper en hammer og en fjær samtidig, og viser at begge gjenstandene falt like fort. Kilde: NASA


Masse og tyngde

SI-enheten for masse er kg. For atomer og molekyler brukes atommasseenheten (u); 1u = 1, 66 · 10−27 kg. Masse er et uttrykk for hvor mye materie (masse) et legeme inneholder. Denne størrelsen er uavhengig av hvor vi befinner oss. I dagligtale blander vi ofte ordene, masse, vekt og tyngde. Vi sier f.eks. at vi veier 70 kg. Hvis vi brukte den samme vekten på månen ville den vise kun 11,6 kg. Men vår masse har ikke forandret seg. Den er fortsatt 70 kg. Det vekten egentlig måler er tyngden. Kraften vi utøver på badevekten er avhengig av tyngdeakselerasjonen, som på månen bare er en 1/6 av jordas tyngdeakselerasjon. Siden det er et fast forholdstall mellom masse og tyngde på jorda, er det ikke noe problem å bestemme masse med en vekt som egentlig er basert på utslag på grunn av tyngdekraften. Hvis vi veier oss i en heis, vil resultatet avhenge av om heisen har akselerasjon eller ikke, og om akselerasjonen er oppover eller nedover.

Når astronauter svever vektløs i romstasjonen er massen deres fortsatt den samme som på jorda, selv om en badevekt ville vise 0 kg. Vil vi bestemme massen, når vi befinner oss i vektløshet må vi bruke en annen masseegenskap enn tyngde. Alle masser er trege. De “motsetter seg” endring av sin bevegelse. Jo større massen er desto vanskeligere er det å endre bevegelsen. Dette gir en mulighet for å bestemme massen også i vektløshet. Vil man f.eks. bestemme massen til en astronaut kan man feste ham til en stol som er forbundet med ei fjær. Så setter man stolen i svingninger. Svingetiden er avhengig av massen. Jo lengre svingetid desto større er massen. Betegnelsen vektløshet er misvisende fordi man lett kan tro at tyngdekraften er null ved vektløshet. Det er ikke tilfelle.

 

Eksempel: Tyngdekraft

En astronaut har en masse på 70,0 kg.

a) Hvilken tyngdekraft virker på ham på jorda?
b) Hvilken tyngdekraft virker på ham på månen?

Svar:
a) G = m · g = 70, 0 kg · 9, 81 m/s2 = 686 N.
På jorda har astronauten en tyngde på 686 N.


b) På månen er tyngdeakselerasjonen 1, 62 m/s2 · G = m · g = 70, 0 kg · 1, 62 m/s2 = 113 N. På månen har astronauten en tyngde på 113 N, dvs. omtrent en sjettedel av tyngden på jorda.