Kütle ve Ağırlık İlişkisi
Kütle, bir cisimdeki madde miktarıdır; bulunduğu yere göre değişmez ve eşit kollu terazi ile ölçülür. Ağırlık ise Dünya'nın (ya da başka bir gök cisminin) cisme uyguladığı yer çekimi kuvvetidir; bir kuvvet olduğu için yönü vardır, dinamometre ile ölçülür ve bulunulan yere göre değişir. Ağırlık, kütle ile doğru orantılıdır: Dünya'da 1 kg kütleye yaklaşık 10 N ağırlık düşer.
Kütle Nedir?
Bir cisimdeki madde miktarına kütle denir. Kütle, maddenin kendisine ait bir özelliktir; cismin nerede olduğuna bağlı değildir. Bu nedenle bir cismin kütlesi Dünya'da da, dağın tepesinde de, Ay'da da aynıdır.
Kütle m harfi ile gösterilir. Birimi kilogram (kg) ya da gram (g)dır. Kütle, eşit kollu terazi ile ölçülür. Kütlenin yönü yoktur; bu yüzden "şu yönde 5 kg" gibi bir ifade kullanılmaz.
Ağırlık Nedir?
Dünya'nın cisimler üzerine uyguladığı yer çekimi kuvvetine ağırlık denir. Bir cismin dinamometreye asıldığında yayı uzatması, Dünya'nın o cisme bir kuvvet uyguladığını gösterir. Yukarı doğru atılan bir topun bir süre yükselip sonra tekrar yere düşmesinin nedeni de yer çekimi kuvvetidir.
Yer çekimi kuvvetinin yönü daima yerin merkezine doğrudur. Ağırlık G harfi ile gösterilir ve birimi Newton (N)dur. Ağırlık, dinamometre (kuvvetölçer) ile ölçülür.
| Kütle | Ağırlık |
|---|---|
|
|
Kütle ile Ağırlık Arasındaki Farklar
Kütle ve ağırlık günlük yaşamda en çok karıştırılan kavramların başında gelir. Aşağıdaki tablo, iki kavram arasındaki temel farkları özetler.
| Özellik | Kütle | Ağırlık |
|---|---|---|
| Tanımı | Madde miktarı | Yer çekimi kuvveti |
| Sembolü | m | G |
| Birimi | kilogram (kg) / gram (g) | Newton (N) |
| Ölçüm aracı | eşit kollu terazi | dinamometre |
| Yönü | yoktur | vardır (yerin merkezine) |
| Bulunduğu yere göre | değişmez | değişir |
| Bir kuvvet midir? | değildir | evet, bir kuvvettir |
Kütle ile Ağırlık Arasındaki İlişki
Ağırlık, cismin kütlesi ile doğru orantılıdır. Dünya, 1 kg kütleli bir cisme yaklaşık 10 N, 2 kg kütleli bir cisme yaklaşık 20 Nluk yer çekimi kuvveti uygular. Yani kütle 2 katına çıkarsa ağırlık da 2 katına çıkar.
- Örnek: Kütlesi 50 kg olan bir öğrencinin Dünya'daki ağırlığı yaklaşık 50 × 10 = 500 Ndur.
- Örnek: Kütlesi 3 kg olan bir cismin ağırlığı yaklaşık 30 Ndur.
Ağırlık Neye Bağlı Olarak Değişir?
Ağırlık, uygulanan yer çekimi kuvvetine bağlı olduğundan aşağıdaki durumlarda değişir:
- Deniz seviyesinden yükseldikçe yer çekimi kuvveti azalır; bu nedenle ağırlık azalır. Bir cismin deniz seviyesindeki ağırlığı, yüksek bir dağın tepesindeki ağırlığından biraz fazladır.
- Kutuplarda yer çekimi kuvveti daha büyük olduğu için ağırlık en fazladır; Ekvator'da ise en azdır. 1 kg'lık bir cismin ağırlığı kutuplarda yaklaşık 9,83 N, Ekvator'da yaklaşık 9,78 N'dur.
- Gök cisminin çekim kuvveti değiştiğinde ağırlık değişir. Dünya'nın çekim kuvveti Ay'ınkinden yaklaşık 6 kat büyüktür; bu nedenle Dünya'da 600 N olan bir astronotun Ay'daki ağırlığı yaklaşık 100 Ndur. Astronotun kütlesi ise değişmez.
Diğer Gök Cisimlerinde Ağırlık
Dünya gibi diğer gök cisimleri de üzerlerindeki cisimlere çekim kuvveti uygular. Aynı cisim, farklı gök cisimlerinde farklı ağırlığa sahip olur; kütlesi ise değişmez.
| Gök cismi | 1 kg kütleli cismin ağırlığı |
|---|---|
| Merkür | 3,71 N |
| Venüs | 8,87 N |
| Dünya | 9,81 N (yaklaşık 10 N) |
| Mars | 3,77 N |
| Jüpiter | 23,30 N |
| Satürn | 9,2 N |
| Uranüs | 8,69 N |
| Neptün | 11 N |
Tablodan görüldüğü gibi 1 kg'lık bir cismin ağırlığı Jüpiter'de en büyük, Mars'ta en küçüktür; ancak her gök cisminde kütlesi 1 kg'dır.
Sık Karıştırılan Noktalar
- "Kütlem 40" demek yanlıştır; birim belirtilmelidir: kütle için "40 kg", ağırlık için "400 N" denir.
- Terazi kütle, dinamometre ağırlık ölçer. Marketlerdeki baskül kütleyi verir; bir cismin ağırlığını öğrenmek için dinamometre gerekir.
- Ağırlık bir kuvvettir; bu nedenle yönü vardır ve Newton ile ifade edilir. Kütle bir kuvvet değildir.
- Ay'a giden bir cismin ağırlığı azalır, kütlesi değişmez. Sık yapılan hata, kütlenin de azalacağını düşünmektir.
- Ağırlık "her yerde aynıdır" diye düşünülmemelidir; deniz seviyesinden yükseldikçe ve farklı gök cisminde değişir.
Günlük Yaşamdan Örnekler
| Durum | Kütle | Ağırlık |
|---|---|---|
| Pazarda elma tartmak | 1 kg (terazi) | yaklaşık 10 N |
| Banyo baskülüne çıkmak | 50 kg | yaklaşık 500 N |
| Çantayı dinamometreyle asmak | değişmez | ölçülen değer Newton |
| Astronotun Ay'a gitmesi | aynı kalır | yaklaşık 6 kat azalır |
Neler Öğrendik?
- Kütle madde miktarıdır; m ile gösterilir, birimi kgdır, eşit kollu terazi ile ölçülür ve her yerde aynıdır.
- Ağırlık yer çekimi kuvvetidir; G ile gösterilir, birimi Ndur, dinamometre ile ölçülür ve bulunulan yere göre değişir.
- Ağırlık kütle ile doğru orantılıdır; Dünya'da 1 kg ≈ 10 N'dur.
- Deniz seviyesinden yükseldikçe ağırlık azalır; kutuplarda en fazla, Ekvator'da en azdır.
- Farklı gök cisimlerinde ağırlık değişir, kütle değişmez.