Истинско тегло | dLambow

(True weight)

Кое е по-тежко: 1 тон дърво или 1 тон желязо? Отговорът, който изненадва дори физиците!

„Кое е по-тежко – тон дърво или тон желязо?“ – този въпрос е класика в шеговитите закачки между приятели. Повечето хора отговарят инстинктивно: „Желязото, разбира се!“ – и се смеят, когато чуят, че са сгрешили. Но какво ще стане, ако ви кажем, че тон дърво наистина е по-тежък от тон желязо? Не, това не е поредната шега – това е научен факт, подкрепен от закона на Архимед. Да видим защо!

Съдържание на темата

• Масата срещу теглото
• Законът на Архимед и въздухът
• Обем и „плавност“ във въздуха
• Колко по-тежко е дървото?
• Практически примери и приложения
• Интересни факти

Истинско тегло (True weight)

Масата срещу теглото

Първо, трябва да разграничим две понятия, които често се бъркат – маса и тегло.

• Масата е количеството вещество в дадено тяло. Тя е постоянна и не зависи от мястото, където се намира тялото.
• Теглото е силата, с която тялото действа върху опората си поради гравитацията. То зависи от масата, но и от средата, в която се намира тялото.

Например, астронавт в орбита има маса, но няма тегло – защото не действа върху опора.

Законът на Архимед и въздухът

Законът на Архимед гласи, че всяко тяло, потопено в течност или газ, „губи“ от теглото си толкова, колкото е теглото на изместената среда. Това важи не само за вода, но и за въздух!

Следователно, когато измерваме теглото на предмет във въздуха, то е по-малко от истинското му тегло – защото въздухът го „поддържа“ с малка сила.

Обем и „плавност“ във въздуха

Тук идва ключовият момент: дървото има много по-голям обем от желязото, ако и двете тежат 1 тон. Това означава, че дървото измества много повече въздух – и съответно „губи“ повече от теглото си при измерване.

За да получим истинското тегло, трябва да добавим обратно тази „загуба“ – и така се оказва, че:

• Истинското тегло на 1 тон дърво = 1 тон + теглото на въздуха, изместен от дървото
• Истинското тегло на 1 тон желязо = 1 тон + теглото на въздуха, изместен от желязото

Колко по-тежко е дървото?

Според изчисленията, тон желязо заема около 1/8 куб. метра, докато тон дърво – около 2 куб. метра. Това е 15 пъти по-голям обем!

Теглото на въздуха, изместен от дървото, е приблизително 2,5 кг повече от този, изместен от желязото. Следователно:

Истинското тегло на 1 тон дърво е с около 2,5 кг по-голямо от това на 1 тон желязо!

Практически примери и приложения

Макар разликата да е малка, тя има значение в прецизни измервания – например в лаборатории, при калибриране на везни или в авиацията. Въздухът оказва влияние върху всяко измерване, особено когато става дума за обемисти предмети с ниска плътност.

Това знание се използва и в метрологията – науката за измерванията – където се правят корекции за „въздушна плаваемост“ при определяне на маса.

Интересни факти

• Яков Перелман, автор на „Забавна физика“, е първият, който популяризира този парадокс в достъпен стил.
• Въздухът има тегло – 1 куб. метър въздух тежи около 1,2 кг при стандартни условия.
• В лабораториите се използват вакуумни камери, за да се елиминира влиянието на въздуха върху теглото.
• Шегата „кое е по-тежко“ често се използва в училищата, за да провокира критично мислене.
• Въздухът може да „намали“ теглото на балон с хелий до нула – затова той лети!

Ако тази статия те изненада или те накара да се усмихнеш, сподели я с приятели, остави коментар или се върни утре за още любопитни научни парадокси!

---
dLambow - "samou4itel1"