ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກ
ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ, ຄຳວ່າ "ມວນສານ" ແລະ "ນ້ຳໜັກ" ມັກຖືກໃຊ້ສະຫຼັບກັນໄດ້. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນສະພາບການທາງວິທະຍາສາດ, ສອງຄຳນີ້ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແລະ ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອນຳໃຊ້ແນວຄວາມຄິດທາງຟີຊິກຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ບົດຄວາມນີ້ຈະສຳຫຼວດຄຳນິຍາມຂອງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກ, ຄວາມສຳພັນຂອງພວກມັນ, ແລະ ການນຳໃຊ້ໃນໂລກຕົວຈິງຂອງພວກມັນ.
ຄໍານິຍາມຂອງມວນສານ
ມວນສານ ແມ່ນການວັດແທກດ້ານປະລິມານຂອງຄວາມเฉื่อยຂອງວັດຖຸ, ນັ້ນຄືແນວໂນ້ມຂອງມັນໃນການຮັກສາສະຖານະພາບການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນ (ບໍ່ວ່າຈະຢູ່ໃນສະພາບຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່). ມວນສານຍັງຖືວ່າເປັນປະລິມານຂອງສານທີ່ມີຢູ່ໃນວັດຖຸ. ຫົວໜ່ວຍສາກົນ (SI) ສຳລັບມວນສານແມ່ນກິໂລກຣາມ (kg).
ມວນສານແມ່ນປະລິມານສະເກລາ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າມັນມີພຽງຂະໜາດ ແລະ ບໍ່ມີທິດທາງ. ບໍ່ເຫມືອນກັບນ້ຳໜັກ, ເຊິ່ງແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມສະຖານທີ່ຂອງວັດຖຸ, ມວນສານຂອງວັດຖຸຄົງທີ່ທຸກບ່ອນໃນຈັກກະວານ, ໂດຍມີເງື່ອນໄຂວ່າວັດຖຸດັ່ງກ່າວບໍ່ສູນເສຍ ຫຼື ໄດ້ຮັບສານ.
ຄຳນິຍາມຂອງນ້ຳໜັກ
ບໍ່ເຫມືອນກັບມວນສານ, ນໍ້າໜັກແມ່ນແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ນໍ້າໜັກຖືກວັດແທກໃນຫົວໜ່ວຍ SI ຂອງແຮງ, ຄືນິວຕັນ (N). ສູດສຳລັບຄິດໄລ່ນໍ້າໜັກແມ່ນ:
ນ້ຳໜັກ = ມວນສານ ຄູນ ຄວາມເລັ່ງ ຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ
ຢູ່ເທິງໜ້າໂລກ, ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນປະມານ \(9.81 \, \text{m/s}^2\). ດັ່ງນັ້ນ, ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸເທິງໂລກສາມາດຖືກກຳນົດໄດ້ໂດຍການຄູນມວນສານຂອງມັນດ້ວຍຄ່ານັ້ນ.
ສິ່ງສຳຄັນອັນໜຶ່ງທີ່ຕ້ອງຈື່ໄວ້ຢູ່ທີ່ນີ້ຄື ນ້ຳໜັກແມ່ນປະລິມານເວັກເຕີ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່ານ້ຳໜັກມີທິດທາງ, ຄືໄປສູ່ຈຸດໃຈກາງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (ຢູ່ເທິງໂລກ, ທິດທາງນີ້ແມ່ນລົງມາສູ່ຈຸດໃຈກາງຂອງໂລກ).
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກ
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດນ້ຳໜັກກ່ອນໜ້ານີ້. ຖ້າພວກເຮົາຮູ້ມວນສານຂອງວັດຖຸ ແລະ ຄວາມເລັ່ງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ຕຳແໜ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສາມາດກຳນົດນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸໄດ້.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປຢູ່ສະຖານທີ່ຕ່າງໆ, ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸກໍ່ສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປໄດ້ໂດຍອີງຕາມສະຖານທີ່ທີ່ມັນຕັ້ງຢູ່. ຕົວຢ່າງ, ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸຢູ່ເທິງໂລກຈະແຕກຕ່າງຈາກນ້ຳໜັກຂອງມັນຢູ່ເທິງດວງຈັນ, ເພາະວ່າຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ເທິງດວງຈັນ (~1.625 \(\text{m/s}^2\)) ແມ່ນນ້ອຍກວ່າຢູ່ເທິງໂລກ.
ເຖິງແມ່ນວ່ານ້ຳໜັກສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້, ແຕ່ມວນສານຂອງວັດຖຸຈະຍັງຄົງຄືເກົ່າບໍ່ວ່າຈະຢູ່ເທິງໂລກ, ຢູ່ເທິງດວງຈັນ ຫຼື ບ່ອນອື່ນໃດໃນຈັກກະວານ, ໂດຍສົມມຸດວ່າມວນສານຂອງວັດຖຸບໍ່ປ່ຽນແປງທາງກາຍະພາບ.
ຜົນກະທົບຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນສະຖານທີ່ຕ່າງໆ
ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາແລ້ວ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງມີຜົນກະທົບຕໍ່ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸໂດຍອີງໃສ່ທີ່ຕັ້ງຂອງມັນ. ເພື່ອອະທິບາຍແນວຄວາມຄິດນີ້ຕື່ມອີກ, ໃຫ້ພວກເຮົາພິຈາລະນາຕົວຢ່າງສະເພາະໃນສະຖານທີ່ຕ່າງໆ:
1. ຢູ່ເທິງໂລກ:
- ຕົວຢ່າງ, ວັດຖຸທີ່ມີມວນ 10 ກິໂລກຣາມ. ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນໂລກແມ່ນ \(9.81 \, \text{m/s}^2\).
- ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸໜຶ່ງຢູ່ເທິງໜ້າໂລກແມ່ນ \(10 \text{kg} \times 9.81 \text{m/s}^2 = 98.1 \text{N}\).
2. ເທິງດວງຈັນ:
- ດ້ວຍວັດຖຸດຽວກັນ, ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ເທິງດວງຈັນແມ່ນປະມານ \(1.625 \text{m/s}^2\).
- ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸຢູ່ເທິງດວງຈັນແມ່ນ 10 kg ຄູນ 1.625 m/s = 16.25 n.
3. ເທິງດາວອັງຄານ:
- ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ເທິງດາວອັງຄານແມ່ນປະມານ \(3.71 \text{m/s}^2\).
- ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸຢູ່ເທິງດາວອັງຄານແມ່ນ \(10 \text{kg} \times 3.71 \text{m/s}^2 = 37.1 \text{N}\).
ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້, ວັດຖຸທີ່ມີມວນເທົ່າກັນມີນ້ຳໜັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢູ່ສະຖານທີ່ຕ່າງໆ ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມເລັ່ງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນແຕ່ລະສະຖານທີ່.
ຄວາມສຳຄັນຂອງການເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກ
ການເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງ, ທັງໃນວິທະຍາສາດ ແລະ ຊີວິດປະຈຳວັນ. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນບາງຢ່າງ:
1. ການບິນ ແລະ ອາວະກາດ:
- ໃນການອອກແບບເຮືອບິນ ແລະ ຈະຫຼວດ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງຄິດໄລ່ມວນສານຂອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ ແລະ ສິນຄ້າຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ໃນພາລະກິດອະວະກາດ, ການເຂົ້າໃຈວ່າແຮງໂນ້ມຖ່ວງມີຜົນກະທົບຕໍ່ນໍ້າໜັກຂອງດາວເຄາະຕ່າງໆແນວໃດ ຊ່ວຍໃນການວາງແຜນ ແລະ ການນຳທາງ.
2. ຄວາມກົດດັນ ແລະ ຄວາມເລິກຂອງນໍ້າ:
- ໃນວິທະຍາສາດທາງທະເລ, ການຮູ້ນ້ຳໜັກ (ບໍ່ພຽງແຕ່ມວນສານ) ທີ່ເກີດຈາກນ້ຳໃນຄວາມເລິກທີ່ກຳນົດໃຫ້ແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນສຳລັບການອອກແບບເຮືອດຳນ້ຳ ແລະ ອຸປະກອນດຳນ້ຳ.
3. ການທົດສອບ ແລະ ການປັບທຽບ:
- ເຄື່ອງມືວັດແທກ ແລະ ສອບທຽບ ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຊັ່ງ ຖືກອອກແບບມາເພື່ອວັດແທກນ້ຳໜັກ ແຕ່ມັກຈະຖືກປ່ຽນກັບຄືນສູ່ມວນສານໂດຍອີງໃສ່ແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນທ້ອງຖິ່ນ. ສິ່ງນີ້ມີຄວາມສຳຄັນໃນຫ້ອງທົດລອງ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ.
4. ການຄົ້ນຄວ້າດ້ານທໍລະນີວິທະຍາ ແລະ ໂລກ:
- ການຮູ້ມວນສານ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນທ້ອງຖິ່ນສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ນ້ຳໜັກຂອງວັດຖຸໄດ້ແນວໃດ ຊ່ວຍໃນການຄົ້ນຄວ້າທາງທໍລະນີວິທະຍາ ເຊັ່ນ: ການວັດແທກສະໜາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງໂລກ.
ແນວຄວາມຄິດກ່ຽວກັບສຳພັນນິຍົມ
ໃນຟີຊິກຄລາສສິກ, ມວນສານເປັນແນວຄວາມຄິດທີ່ຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນທິດສະດີສຳພັນພາບຂອງ Albert Einstein, ແນວຄວາມຄິດຂອງມວນສານກາຍເປັນສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍຂຶ້ນ. ທິດສະດີສຳພັນພາບໄດ້ນຳສະເໜີຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງມວນສານສ່ວນທີ່ເຫຼືອ ແລະ ມວນສານສຳພັນພາບ. ມວນສານສ່ວນທີ່ເຫຼືອແມ່ນມວນສານຂອງວັດຖຸທີ່ຢຸດນິ້ງທຽບກັບຜູ້ສັງເກດການ, ໃນຂະນະທີ່ມວນສານສຳພັນພາບແມ່ນມວນສານຂອງວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ທຽບກັບຜູ້ສັງເກດການ.
ໃນສະພາບການຂອງທິດສະດີສຳພັນພາບ, ມວນສານຂອງວັດຖຸຈະເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອຄວາມໄວຂອງມັນເຂົ້າໃກ້ຄວາມໄວແສງ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວຫຼາຍຈະມີມວນສານຫຼາຍກວ່າວັດຖຸທີ່ຢຸດນິ້ງ.
ການທົດສອບພາກປະຕິບັດ
ໃນຖານະເປັນການທົດສອບຕົວຈິງໃນຫ້ອງທົດລອງ ຫຼື ສະຖານທີ່ສຶກສາ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກສາມາດສອນໄດ້ຜ່ານການທົດລອງງ່າຍໆ. ຕົວຢ່າງ, ການໃຊ້ເຄື່ອງຊັ່ງສະປິງເພື່ອວັດແທກນ້ຳໜັກທີ່ປ່ຽນແປງໄປຕາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ແລະ ການໃຊ້ເຄື່ອງຊັ່ງສົມດຸນເພື່ອວັດແທກມວນສານທີ່ຄົງທີ່.
ຜູ້ສອນສາມາດເອົາຕົວຢ່າງດຽວກັນໄປສູ່ລະດັບຄວາມສູງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຫຼືໃຊ້ຮູບແບບທີ່ຈຳລອງສະພາບແວດລ້ອມແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຍົກນ້ຳໜັກທີ່ມີສະປິງ. ສິ່ງນີ້ສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງນ້ຳໜັກຢູ່ຈຸດຕ່າງໆໃນຂະນະທີ່ມວນສານຍັງຄົງທີ່.
ສະຫຼຸບ
ການເຂົ້າໃຈຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງມວນສານ ແລະ ນ້ຳໜັກແມ່ນພື້ນຖານໃນການສຶກສາຟີຊິກ ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຂອງມັນໃນຊີວິດປະຈຳວັນຂອງພວກເຮົາ. ມວນສານແມ່ນການວັດແທກປະລິມານຂອງສານໃນວັດຖຸ ແລະ ບໍ່ປ່ຽນແປງຕາມທີ່ຕັ້ງຂອງມັນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ນ້ຳໜັກແມ່ນແຮງທີ່ແຮງໂນ້ມຖ່ວງກະທຳຕໍ່ມວນສານ ແລະ ປ່ຽນແປງໄປຕາມບ່ອນທີ່ວັດຖຸຢູ່.
ການຮຽນຮູ້ຄວາມແຕກຕ່າງເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ຕົວຈິງໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດຂອງວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ, ລວມທັງການບິນ, ມະຫາສະໝຸດສາດ, ແລະ ທໍລະນີວິທະຍາ. ຄວາມເຂົ້າໃຈນີ້ຍັງມີຄວາມສໍາຄັນໃນການທົດສອບໃນຫ້ອງທົດລອງ ແລະ ການສຶກສາ, ເຊິ່ງເປັນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບນັກສຶກສາ ແລະ ຜູ້ຊ່ຽວຊານໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດ.
