Nauka za djecu: masa i gustina

Pogledajte video ovdje ili direktno na YT kanalu:

Svako tijelo ima određenu masu i ta veličina ne ovisi od toga gdje se masa mjeri. Masa nekog tijela na Zemlji će biti ista kao i masa tog istog tijela na Jupiteru ili Mjesecu. Masa je zapravo količina materije u nekom tijelu. Ona je jedna od 8 osnovnih veličina u SI sistemu. Oznaka za masu je  malo slovo m, a jedinica je kilogram.

Manja jedinica od kilograma je dekagram (dag) .

1kg= 100 dag =10² dag

A još manje su gram ( čija je oznaka g ili gr) i miligram ( čija je oznaka mg). Postoje i manje jedinice  poput  mikrograma.

U jednom kilogramu ima 1000 grama, što znači da je gram hiljaditi dio kilograma, odnosno to je 1/1000 kg ili 10 ^-3 kg. Ako nešto ima masu od 18 grama, možemo tu masu izraziti u kilogramima na sljedeći način:

18g=18 x 1/1000kg=18 x 0.001kg=0.018 kg  tj. 18 x10^-3 kg

Možemo napisati i da je to 1.8 x 10^-2kg. Obično u fizici veličine izražavamo ovako, sa jednim brojem ispred decimalnog zareza, a sve ostalo stavljamo iza decimalnog zareza.

Jedan miligram je hiljaditi dio grama, a milioniti dio kilograma, tj. mg =10 ^-6 kg.

Veća jedinica od kilograma je tona. Oznaka za tonu je malo slovo t i ona iznosi 1000 kg.

Ako je metar osnovna jedinica za dužinu, zašto je onda osnovna jedinica za masu kilogram, a ne gram? Odgovor je jednostavan: gram je mala jedinica i nekad nije adekvatna za mjerenje većih objekata ili bića. Zamislite da mjerite svoju masu u gramima. Neko težak 52 kg bi imao 52 000 grama.

Sunce ima masu od oko 1.9 x 10³⁰ kg. To je oko 1.9 x 10 ²⁷ tona

Masa Zemlje je oko 5.9X10²⁴ kg

Masa crvenog krvnog zrnca iznosi oko 10^-13 kg, a masa atoma vodika oko 1.67 x10^-27kg

Masu mjerimo vagom. Postoje različiti tipovi vaga. Elektronske vage su jako osjetljive i precizne i njima možemo mjeriti i miligrame. Koriste se u hemiji i farmaciji. Postoje i vage sa tasom, na koje stavljamo tegove poznate mase. Tim vagama važemo tako da pokušamo uspostaviti ravnotežu na tasovima između predmeta koji mjerimo i tegova. Kada vagamo, potrebno je također nekoliko puta izvagati predmet, podatke unijeti u tabelu, pa zatim izračunati srednju vrijednost.

Vagom se mjeri masa tijela, a ne težina. Težina i masa nisu isto. Težina je vid sile, a masa je skalarna veličina. To znači da masa nema smjer niti kretanje, dok težina ima. Zapravo, vrlo je pogrešno reći „Ja sam težak“, pravilno bi bilo „Imam masu“, međutim, taj je izraz postao opšteprihvaćen i svi ga koristimo.

Masa je u prirodi stalna – ona se ne može dobiti niti uništiti. To je jedan od osnovnih zakona u prirodnim naukama – Zakon o održanju mase.

Međutim, postoji još nešto – fizička veličina koja se zove gustina ili gustoća. Šta je to?

Jeste li primjetili da litra mlijeka i litra vode imaju različitu masu? Litra mlijeka ima veću masu i teža je. Kocka dimenzija primjerice 1cm3 od olova i ona od leda se razlikuju- kocka od olova ima veću masu. Zbog čega? Ta tijela imaju različitu gustinu. Što je gustina veća, veća je i masa. Međutim, tijela veće gustine imaju manju zapreminu. Dakle, masa i gustina su upravo proporcionalne veličine, a gustina i zapremina obrnuto proporcionalne.

Oznaka za gustinu odnosno gustoću je grčko slovo ro. U engleskom se kao oznaka za gustinu obično koristi slovo d, prema engleskoj riječi za gustinu – density. Gustina je izvedena fizička veličina i njena formula je ρ  = m / V odnosno, gustina je količnik mase i zapremine.

Koja je jedinica za gustinu?

Ako pored formule gustine napišemo jedinice za masu – kilogram u brojniku i za zapreminu – m kubni u nazivniku, dobićemo da je osnovna jedinica za gustinu kilogram po metru kubnom. Postoji još i gram po centimetru kubnom. Veće u manje jedinice za gustinu pretvaramo tako što kilograme pretvorimo u grame, a metre kubne u centimetre kubne.

Podaci o gustini tijela tj. materijala daju se u obliku tabela.

Gustina nam može pomoći da odredimo od čega je neko tijelo, ako je sastavljeno od iste tvari : možemo izmjeriti masu i zapreminu, pa onda, iz tih podataka izračunati gustinu i onda dobijeni broj uporediti sa brojevima u specijalnim tabelama.