Kütle ve ağırlık günlük hayatta yanlış kullandığımız kavramların arasındadır. Kütle bir cismi oluşturan toplam madde miktarı iken Ağırlık bu kütleye etki eden yer çekimi sonucunda oluşan bir kuvvettir. Yani sayısal olarak kütle arttıkça ağırlıkta artar, fakat bu iki kavram birbirine eşit sayısal değerlere sahip değildir.
Tüm gök cisimleri kütleleri ile doğru orantılı olacak şekilde üzerlerinde bulunan cisimleri merkezlerine doğru çekerler. Bu çekim kuvvetine kütle çekim kuvveti denir. Dünya’nın uyguladığı kütle çekim kuvvetine ise yer çekimi denir. Yer çekimi sonucu cisimlerin oluşturduğu kuvvet ise Ağırlık olarak tanımlanır.
Yer çekimi kuvvetinin varlığını ilk olarak Isaac Newton keşfetmiştir. Bu yüzden kuvvet İngilizcesi olan “Force”un ilk harfi ile gösterilir ve birimi Newton‘dur. Newton “N” harfi ile gösterilir.
ÖRNEK 1
Aşağıda ağırlık ve kütle ile ilgili öğrencilerin kurduğu cümlelerden hangisi yanlıştır?
Ayşe: Benim ağırlığım 44 kg.
Alp: Sırt çantam 6 kg kütleli.
Nevâ: Marketten aldığım elmanın ağırlığı 2 Newton.
Çözüm:
Cevap Ayşe çünkü ağırlık bir kuvvettir ve birimi Newt0n’dur. Ayşe kg olarak birimlendirdiği için yanlıştır.
KÜTLE VE AĞIRLIK ARASINDAKİ FARKLAR
Bir cismin farklı gök cisimlerindeki ağırlıkları farklı değerler alır. Aynı cismin ağırlığı büyük kütleli gezegenlerde fazla, küçük kütleli gezegenlerde azdır. Bir cismin Dünya’daki ağırlığı, Ay’daki ağırlığının yaklaşık 6 katıdır.
Kütle:
- Bir cismin madde miktarıdır.
- Eşit kollu terazi ile ölçülür.
- Birimi kilogram (kg) veya gram (g)’dır.
- Her yerde aynıdır, değişmez.
- m harfi ile gösterilir.
Ağırlık:
- Bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir.
- Dinamometre ile ölçülür.
- Birimi newton (N)’dur.
- Bulunulan yere göre değişir.
- G harfi ile gösterilir.
“Dünya 1 kg kütleli bir cisme yaklaşık 10 N’Iuk yer çekimi kuvveti uygular.”
Dünya üzerinde bulanan bir 1 kg’lık bir cisme yaklaşık olarak 10 N’Iuk kuvvet uygular. Bu da; 50 kg kütlede bir çocuğun ağırlığını yaklaşık 500 N bir kuvvetle dünyanın merkezine çekildiğini ifade eder. Dünyanın tam bir küre şeklinde olmayışı da yer çekiminin uyguladığı kuvveti konuma göre değişken olmasına sebep olur.
Örneğin: A noktası ekvatordaki bir konum, B noktası kutuplardaki bir konum olsun.
A noktası yerin merkezine çekirdeğe daha uzakta olduğu için A noktasında ki yer çekimi kuvveti B noktasında kinden daha azdır. Bu da bir cismin ağırlığının B’de daha fazla A’da daha az ölçülmesine sebep olur.
Not: Ekvatordan kutuplara gidildikçe ağırlık artar. Kutuplardan ekvatora gidildikçe ağırlık azalır.
Aynı durum Dünya yüzeyinden yükseklere çıkıldıkça da yer çekimi merkezinden uzaklaşıldığı için ağırlığın daha az ölçülmesine sebep olur. D noktası yer çekimi merkezine daha uzakta olduğu için cisim C’de D’deki ağırlığından daha
fazla ölçülür.
Not: Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça ağırlık azalır.
ÖRNEK 2
1.( ) Ağırlık değişmez.
2.( )Kütlenin birimi kg’dir.
3.( ) Kütle ve ağırlık aynı kavramlardır.
4.( ) Bir cisim kuzey kutbundan ekvatora göre daha ağır ölçülür.
5.( ) Ağırlık eşit kollu terazi ile ölçülür.
Yukarıda verilen cümleler doğru ise başındaki paranteze “D” yanlış ise “Y” harfi yazınız.
Çözüm: l (Y), 2 (D), 3 (Y), 4 (D), 5 (Y)
Ağırlık yer çekimi kuvvetinin şiddetine göre değişir. Ağırlık kütleden büyük ve farklı bir kavramdır. Ağırlık dinamometre ile ölçülür.
Yukarıda bazı gezegenlerin ve gök cisimlerinin 1 kg’lık cisimlere uyguladıkları kütle çekim kuvveti değerleri verilmiştir. Kütle çekim kuvveti gök cisminin çekirdeğinin büyüklüğü ile doğru orantılıdır.
Not: Dünya 9,81 N’luk yer çekimi kuvveti uygular, işlemleri kolay yapmak için bu değer yaklaşık olarak 10 N olarak kabul edilir.
Dünya ile Ay’ın kütle çekimi arasında ise 6 kat fark vardır. Dünya Ay’dan 6 kat fazla çekim kuvveti uygular.
Bir öğrenci kütle ve ağırlığın tanımı ve birimleri ile ilgili aşağıdaki ifadeleri söylüyor.
Tanım: Bir varlıktaki madde miktarına kütle, Dünya’nın varlıklara uyguladığı yer çekimi kuvvetine ağırlık denir.
Birim: Kütlenin birimi Newton, ağırlığın birimi kilogramdır.
Buna göre bu öğrenci ile ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Kütle ve ağırlığın tanımlarını biliyor, birimlerini karıştırıyor.”
B) Kütle ve ağırlığın birimlerini biliyor, tanımlarını karıştırıyor.”
C) Ağırlığın tanımını ve birimini biliyor, kütlenin tanımını ve birimini bilmiyor.”
D) Kütlenin tanımını ve birimini biliyor, ağırlığın tanımını ve birimini bilmiyor.”
