Dalam ilmu dan rekayasa, berat suatu benda adalah gaya pada objek karena gravitasi . ^{[1] [2]} Its besarnya (a skalar kuantitas), sering dilambangkan dengan surat miring W, adalah produk dari massa m obyek dan besarnya lokal percepatan gravitasi g; ^[3] demikian: W = mg. Ketika dianggap sebagai vektor , berat badan seringkali dinotasikan dengan huruf W berani. Para unit pengukuran untuk berat adalah bahwa kekuatan, yang dalam Sistem Satuan Internasional (SI) adalah newton . Sebagai contoh, sebuah objek dengan massa satu kilogram memiliki berat sekitar 9,8 newton pada permukaan bumi, sekitar seperenam sebanyak di Bulan , dan sangat hampir nol ketika di dalam ruang jauh dari semua badan menyampaikan gravitasi pengaruh.
Berbeda dengan definisi "murni gravitasi", beberapa buku menggunakan "operasional" definisi ^{[ rujukan? ],} mendefinisikan berat suatu benda sebagai kekuatan diukur dengan operasi berat itu (menggunakan kekuatan skala-sensitif, seperti skala semi ), dalam vakum. Ini adalah gaya benda memberikan gaya pada skala, dan sama dengan gaya yang dibutuhkan untuk mendukung itu (meskipun dalam arah yang berlawanan dengan kekuatan "berat"). Gaya diukur dengan kekuatan-skala adalah sama dengan apa yang beberapa istilah lain sumber "benda berat badan jelas ".
Dua definisi berbeda berat, kadang-kadang secara dramatis, ketika faktor-faktor lain campur tangan sehingga gaya yang dibutuhkan untuk mendukung tubuh tidak persis sama dan berlawanan dengan gaya gravitasi yang bekerja padanya. Misalnya, dalam definisi operasional, benda mekanis dipercepat atau orang (seperti dari percepatan karena perubahan kecepatan dalam mobil balap atau roket) memiliki berat lebih karena untuk total g-force percepatan, tetapi ini tidak begitu dalam murni definisi gravitasi, di mana berat badan hanya perubahan karena perubahan dalam percepatan gravitasi. Dalam kasus obyek dalam jatuh bebas , seperti apel jatuh, atau astronot pesawat ruang angkasa mengorbit dalam, definisi operasional menunjukkan bahwa berat badan adalah nol, sesuai dengan konsep yang akrab bahwa benda tersebut ringan . Dalam situasi seperti skala menunjukkan berat nol, karena tidak ada gaya yang diberikan oleh tubuh pada dukungan atau skala, sedangkan dengan definisi murni gravitasi, berat tubuh jatuh bebas akan sama seperti jika benda itu saat istirahat (karena , dalam teori Newton gravitasi , gravitasi masih mengerahkan kekuatan yang sama pada tubuh).
Dalam penggunaan praktis sehari-hari, termasuk penggunaan komersial, "berat" Istilah ini umumnya digunakan untuk berarti massa , yang secara ilmiah merupakan konsep yang sama sekali berbeda. ^[4] Pada permukaan Bumi, percepatan gravitasi (kekuatan "gravitasi ") adalah mendekati konstan, ini berarti bahwa rasio dari gaya berat benda bergerak di permukaan bumi dengan massanya hampir independen dari lokasi, sehingga memaksa berat suatu objek dapat berdiri sebagai proxy untuk massanya, dan sebaliknya.

Isi  [hide]  1 Sejarah 1,1 Newton 1,2 Relativitas 2 Definisi 2.1 Definisi gravitasi 2.2 Definisi Operasional 2.3 Definisi ISO 2,4 yang tampak berat badan 3 Berat dan massa 3.1 SI unit 3.2 Pound dan non-SI unit 4 Sensasi berat Mengukur berat badan 5 6 Relatif berat pada Bumi, benda langit lainnya dan Bulan 7 Lihat juga 8 Catatan 9 Referensi

[ sunting ] Sejarah

Diskusi konsep berat (berat) dan ringan (kesembronoan) tanggal kembali ke filsuf Yunani kuno . Ini biasanya dipandang sebagai sifat yang melekat pada objek. Plato menggambarkan berat badan sebagai kecenderungan alami objek untuk mencari kerabat mereka. Untuk Aristoteles berat dan kesembronoan mewakili kecenderungan untuk memulihkan tatanan alami dari elemen dasar: udara, bumi, api dan air. Dia dianggap berat absolutnya ke bumi dan kesembronoan mutlak untuk api. Archimedes melihat berat badan sebagai kualitas lawan daya apung , dengan konflik antara dua menentukan apakah sebuah objek sink atau mengapung. Definisi operasional pertama berat badan diberikan oleh Euclid , yang didefinisikan berat badan sebagai: ". berat badan adalah berat atau ringan satu hal, dibandingkan dengan yang lain, yang diukur dengan keseimbangan" ^[2]
Menurut Aristoteles, berat badan adalah penyebab langsung dari gerak jatuh benda, kecepatan benda jatuh seharusnya secara langsung proporsional dengan berat benda tersebut. Sebagai ulama abad pertengahan menemukan bahwa dalam prakteknya kecepatan benda jatuh meningkat dengan waktu, ini diminta sebagai perubahan dengan konsep berat untuk menjaga hubungan ini menyebabkan efek. Berat terpecah menjadi "berat badan masih" atau pondus, yang tetap konstan, dan gravitasi aktual atau gravitas, yang berubah sebagai obyek jatuh. Konsep gravitas akhirnya digantikan oleh Jean Buridan 's dorongan , pelopor untuk momentum . ^[2]
Munculnya pandangan Copernicus dunia menyebabkan kebangkitan dari gagasan Platonik bahwa benda seperti menarik tetapi dalam konteks benda-benda langit. Pada abad 17, Galileo membuat kemajuan signifikan dalam konsep berat. Dia mengusulkan cara untuk mengukur perbedaan antara berat benda bergerak dan objek saat istirahat. Akhirnya, ia menyimpulkan berat badan proporsional dengan jumlah materi objek, dan bukan kecepatan gerak seperti seharusnya oleh pandangan Aristotel fisika. ^[2]

[ sunting ] Newton

Pengenalan hukum Newton tentang gerak dan perkembangan hukum Newton gravitasi universal menyebabkan pengembangan lebih lanjut dari konsep yang cukup berat. Berat menjadi fundamental terpisah dari massa . Misa diidentifikasi sebagai properti fundamental dari objek yang terhubung ke mereka inersia , sementara berat badan menjadi teridentifikasi dengan gaya gravitasi pada suatu benda dan karenanya bergantung pada konteks objek. Secara khusus, Newton dianggap berat untuk relatif terhadap objek lain menyebabkan tarikan gravitasi, misalnya berat Bumi terhadap Matahari. ^[2]
Newton dianggap ruang dan waktu menjadi mutlak. Hal ini memungkinkan dia untuk mempertimbangkan konsep sebagai posisi yang benar dan kecepatan yang benar ^{[. klarifikasi diperlukan ]} Newton juga diakui berat yang diukur oleh aksi berat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti daya apung. Ia menganggap ini berat palsu disebabkan oleh kondisi pengukuran yang tidak sempurna, untuk mana ia memperkenalkan istilah jelas berat dibandingkan dengan berat badan yang benar didefinisikan oleh gravitasi. ^[2]
Meskipun fisika Newton membuat perbedaan yang jelas antara berat badan dan massa, istilah berat terus umum digunakan ketika orang berarti massa. Hal ini memimpin 3 Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) tahun 1901 untuk secara resmi mendeklarasikan "kata Bobot menunjukkan sejumlah sifat yang sama sebagai suatu kekuatan: berat badan adalah produk dari massa dan percepatan gravitasi ", sehingga membedakannya dari massa untuk penggunaan resmi.

[ sunting ] Relativitas

Di abad 20, konsep waktu mutlak Newtonian dan ruang ditantang oleh relativitas. Einstein prinsip kesetaraan meletakkan semua pengamat, bergerak atau mempercepat, pada pijakan yang sama. Hal ini menyebabkan sebuah ambiguitas seperti apa sebenarnya yang dimaksud dengan gaya gravitasi dan berat. Sebuah skala dalam lift mempercepat tidak dapat dibedakan dari skala dalam medan gravitasi. Gaya gravitasi dan berat sehingga menjadi dasarnya tergantung jumlah frame. Hal ini mendorong ditinggalkannya konsep tersebut sebagai berlebihan dalam ilmu-ilmu dasar seperti fisika dan kimia. Meskipun demikian, konsep tetap penting dalam pengajaran fisika. Ambiguitas diperkenalkan oleh relativitas dipimpin, dimulai pada tahun 1960, pada debat besar dalam komunitas pengajaran sebagai cara untuk menentukan berat badan bagi siswa mereka, memilih antara definisi nominal berat sebagai kekuatan karena gravitasi atau definisi operasional didefinisikan oleh tindakan beratnya. ^[2]

[ sunting ] Definisi

Beberapa definisi yang ada untuk berat badan, tidak semua yang setara. ^{[3] [5] [6] [7]}

[ sunting ] Definisi gravitasi

Definisi paling umum dari berat badan yang ditemukan dalam buku teks pengantar fisika mendefinisikan berat badan sebagai gaya yang bekerja pada tubuh oleh gravitasi. ^{[1] [7]} Hal ini sering dinyatakan dalam rumus W = mg, di mana W adalah berat, m massa objek, dan g percepatan gravitasi .
Pada tahun 1901, ke-3 Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) didirikan ini sebagai definisi resmi mereka berat:

"Kata Berat menunjukkan sejumlah sifat yang sama ^{[Catatan 1]} sebagai suatu kekuatan:. bobot tubuh adalah produk dari massa dan percepatan karena gravitasi "

- Resolusi 2 dari 3 Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran ^{[9] [10]}

Resolusi ini mendefinisikan berat badan sebagai vektor, karena gaya adalah kuantitas vektor. Namun, beberapa buku juga mengambil berat untuk menjadi skalar dengan mendefinisikan:

"W berat badan adalah sama dengan _g F besarnya gaya gravitasi pada tubuh." ^[11]

Percepatan gravitasi bervariasi dari tempat ke tempat. Kadang-kadang, itu hanya dibawa ke memiliki nilai standar dari 9,80665 m / s ^2, yang memberikan berat badan standar . ^[9]

[ sunting ] Definisi operasional

Dalam definisi operasional, berat suatu benda adalah gaya diukur dengan operasi berat itu, yang merupakan angkatan itu diberikannya pada dukungan nya. ^[5] Hal ini dapat membuat perbedaan besar, tergantung pada detail, misalnya, sebuah objek dalam jatuh bebas diberikannya sedikit jika ada berlaku pada dukungan, situasi yang sering disebut sebagai bobot . Namun, menjadi jatuh bebas tidak mempengaruhi berat menurut definisi gravitasi. Oleh karena itu, definisi operasional kadang-kadang halus dengan mensyaratkan bahwa objek harus beristirahat ^{[. rujukan? ]} Namun, hal ini menimbulkan masalah mendefinisikan "saat istirahat" (biasanya berada di diam terhadap Bumi tersirat dengan menggunakan gravitasi standar ^{[ rujukan ]).} Dalam definisi operasional, berat suatu benda beristirahat di permukaan bumi adalah berkurang oleh efek dari gaya sentrifugal dari rotasi bumi.
Sebuah masalah kecil dengan formulasi adalah bahwa definisi operasional, seperti biasanya diberikan, tidak secara eksplisit mengecualikan efek apung , yang mengurangi berat diukur dari sebuah objek ketika direndam dalam cairan seperti udara. Akibatnya, balon mengambang atau objek mengambang di air dapat dikatakan tidak memiliki berat. Namun, hal ini biasanya dianggap sebagai masalah instrumen-dependen, karena dalam teori, sebuah objek akan selalu ditimbang dalam ruang hampa dengan instrumen yang benar. ^[7]

[ sunting ] ISO definisi

Pada ISO 80000-4 standar ISO Internasional (2006), ^[12] menggambarkan kuantitas fisik dasar dan unit dalam mekanika sebagai bagian dari standar internasional ISO / IEC 80000 , definisi berat diberikan sebagai:

Definisi

,

di mana m adalah massa dan g adalah percepatan jatuh bebas lokal.

Keterangan

• Perlu dicatat bahwa, ketika kerangka acuan adalah Bumi, jumlah ini tidak hanya terdiri dari gaya gravitasi lokal, tetapi juga gaya sentrifugal lokal karena rotasi Bumi, suatu gaya yang bervariasi dengan lintang.
• Efek dari atmosfer apung tidak termasuk dalam berat.
• Dalam bahasa umum, nama "berat" terus digunakan di mana "massa" yang dimaksud, tetapi praktik ini sudah ditinggalkan.

- ISO 80000-4 (2006)

Definisi ini tergantung pada yang dipilih kerangka acuan . Ketika frame yang dipilih adalah co-bergerak dengan objek tersebut maka definisi ini justru setuju dengan definisi operasional. ^[6] Jika bingkai yang ditentukan adalah permukaan bumi, berat sesuai dengan ISO dan definisi gravitasi berbeda hanya oleh karena rotasi Bumi efek sentrifugal.

[ sunting ] berat badan yang tampak

Dalam banyak situasi dunia nyata tindakan berat dapat menghasilkan hasil yang berbeda dari nilai ideal disediakan oleh definisi yang digunakan. Hal ini biasanya disebut sebagai berat jelas objek. Sebuah contoh umum ini adalah efek dari daya apung , ketika suatu objek dibenamkan dalam fluida (atau udara ) perpindahan cairan akan menyebabkan gaya ke atas pada objek, sehingga tampak lebih terang ketika ditimbang pada skala. ^[13] Berat jelas mungkin juga dipengaruhi oleh seperti levitasi dan suspensi mekanis. Ketika definisi gravitasi berat yang digunakan, berat operasional diukur oleh skala percepatan ini sering juga disebut sebagai berat badan yang jelas. ^[14]

[ sunting ] Berat dan massa

Dalam penggunaan ilmiah modern, berat dan massa adalah jumlah dasarnya berbeda: massa adalah properti intrinsik dari materi , sedangkan berat badan adalah kekuatan yang hasil dari aksi gravitasi pada materi: itu mengukur seberapa kuat gaya gravitasi menarik tentang hal itu. Namun, dalam situasi sehari-hari yang paling praktis kata "berat" digunakan ketika, ketat, "massa" yang dimaksud. ^{[4] [15]} Sebagai contoh, kebanyakan orang akan mengatakan bahwa objek "beratnya satu kilogram", meskipun kilogram adalah satuan massa.
Perbedaan ilmiah antara massa dan berat badan adalah penting untuk tujuan praktis karena kekuatan gravitasi hampir sama di mana-mana di permukaan Bumi. Dalam medan gravitasi seragam, gaya gravitasi yang diberikan pada suatu benda (berat) adalah berbanding lurus dengan massanya. Sebagai contoh, objek A beratnya 10 kali sebanyak objek B, jadi karena massa benda A adalah 10 kali lebih besar dari objek B. Ini berarti bahwa massa suatu benda dapat diukur secara tidak langsung dengan berat, dan sebagainya, untuk sehari-hari tujuan, berat (menggunakan timbangan ) adalah suatu cara yang sama sekali diterima mengukur massa. Demikian pula, keseimbangan langkah massa secara tidak langsung dengan membandingkan berat item diukur dengan suatu benda (s) dikenal massa. Karena item diukur dan perbandingan massa di hampir lokasi yang sama, sehingga mengalami hal yang sama medan gravitasi , efek dari berbagai gravitasi tidak mempengaruhi perbandingan atau pengukuran yang dihasilkan.
Bumi medan gravitasi tidak seragam tetapi dapat bervariasi sebanyak 0,5% ^[16] di lokasi yang berbeda di Bumi (lihat gravitasi Bumi ). Variasi ini mengubah hubungan antara berat badan dan massa, dan harus diperhitungkan dalam pengukuran berat presisi tinggi yang dimaksudkan untuk secara tidak langsung mengukur massa. timbangan Musim Semi , yang mengukur berat badan lokal, harus dikalibrasi di lokasi di mana objek akan digunakan untuk menunjukkan hal ini berat badan standar, untuk menjadi hukum untuk perdagangan ^{[. rujukan? ]}
Tabel ini menunjukkan variasi percepatan gravitasi (dan karenanya variasi berat) di berbagai lokasi di permukaan bumi. ^[17]

Lokasi	Lintang	m / s 2
Khatulistiwa	0 °	9.7803
Sydney	33 ° 52 'S	9.7968
Aberdeen	57 ° 9 'N	9.8168
Kutub Utara	90 ° N	9.8322

Penggunaan bersejarah "berat" untuk "massa" juga tetap dalam beberapa terminologi ilmiah - misalnya, kimia istilah "berat atom", "berat molekul", dan "berat rumus", masih bisa ditemukan daripada "disukai atom massa "dll
Dalam medan gravitasi berbeda, misalnya, di permukaan Bulan , sebuah objek dapat memiliki berat badan secara signifikan berbeda dari di Bumi. Gravitasi di permukaan Bulan hanya sekitar seperenam kuat seperti di permukaan bumi. Sebuah massa satu kilogram masih massa satu kilogram (sebagai massa adalah properti intrinsik dari objek) tetapi gaya ke bawah akibat gravitasi, dan karena itu berat, hanya seperenam dari objek apa yang akan di Bumi. Jadi seorang pria massa £ 180 beratnya hanya sekitar 30 pound-force ketika mengunjungi Bulan.

[ sunting ] SI unit

Dalam karya ilmiah paling modern, kuantitas fisik yang diukur dalam SI unit. Satuan SI berat adalah sama seperti yang berlaku: dalam newton (N) - sebuah unit turunan yang juga dapat dinyatakan dalam satuan dasar SI sebagai kg · m / s ² (kilogram kali meter per detik kuadrat). ^[15]
Dalam penggunaan komersial dan sehari-hari, "berat" Istilah ini biasanya digunakan untuk berarti massa, dan kata kerja "untuk menimbang" berarti "untuk menentukan massa" atau "memiliki massa". Digunakan dalam pengertian ini, unit SI yang tepat adalah kilogram (kg). ^[15]

[ sunting ] Pound dan non-SI unit

Di unit Amerika Serikat adat , pound dapat berupa satuan gaya atau unit massa. Unit terkait yang digunakan dalam beberapa subsistem yang berbeda yang terpisah dari unit termasuk poundal dan siput . Poundal didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk mempercepat suatu objek dari satu pon massa pada 1 ft / s ^2, dan setara dengan sekitar 1/32.2 dari kekuatan pound. Siput didefinisikan sebagai jumlah massa yang mempercepat pada 1 ft / s ² ketika salah satu pound-gaya yang dikenakan padanya, dan setara dengan sekitar £ 32,2 (massa).
Para kilogram-force adalah unit non-SI untuk gaya, didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh massa satu kilogram gravitasi bumi standar (sama dengan 9,80665 newton persis). Para dyne adalah cgs satuan gaya dan bukan merupakan bagian dari SI, sedangkan beban diukur dalam satuan cgs massa, gram, tetap menjadi bagian dari SI.

[ sunting ] Sensasi berat

Sensasi berat disebabkan oleh gaya yang diberikan oleh cairan dalam sistem vestibular , satu set tiga dimensi dari tabung di dalam telinga ^{[. meragukan - mendiskusikan ]} Hal ini sebenarnya sensasi g-force , terlepas dari apakah hal ini disebabkan menjadi stasioner di hadapan gravitasi, atau, jika orang itu bergerak, akibat dari kekuatan-kekuatan lain yang bekerja pada tubuh seperti dalam kasus percepatan atau perlambatan dari angkat, atau kekuatan sentrifugal ketika berbalik tajam.

[ sunting ] Mengukur berat badan

Berat badan umumnya diukur dengan menggunakan salah satu dari dua metode. Sebuah skala semi atau hidrolik atau pneumatik skala ukuran berat badan lokal, lokal gaya dari gravitasi pada objek (ketat gaya berat jelas ). Karena gaya gravitasi lokal dapat bervariasi hingga 0,5% di lokasi yang berbeda, timbangan pegas akan mengukur bobot yang sedikit berbeda untuk objek yang sama (massa yang sama) di lokasi yang berbeda. Untuk standarisasi bobot, timbangan selalu dikalibrasi untuk membaca berat benda itu akan memiliki nilai nominal gravitasi standar dari 9,80665 m / s ² (sekitar 32,174 ft / s ^2). Namun, kalibrasi ini dilakukan di pabrik. Ketika skala dipindahkan ke lokasi lain di Bumi, gaya gravitasi akan berbeda, menyebabkan kesalahan sedikit. Jadi untuk menjadi sangat akurat, dan hukum untuk perdagangan, timbangan pegas harus kembali dikalibrasi di lokasi di mana mereka akan digunakan.
Sebuah keseimbangan di sisi lain, membandingkan berat dari suatu obyek yang tidak diketahui dalam satu panci skala berat massa standar dalam yang lain, menggunakan tuas mekanisme - tuas-keseimbangan. Massa standar sering disebut, non-teknis, sebagai "bobot". Karena setiap variasi gravitasi akan bertindak sama pada yang tidak diketahui dan dikenal bobot, tuas-keseimbangan akan menunjukkan nilai yang sama pada setiap lokasi di Bumi. Oleh karena itu, keseimbangan "bobot" biasanya dikalibrasi dan ditandai di massa unit, sehingga tuas-tindakan keseimbangan massa dengan membandingkan daya tarik bumi pada objek yang tidak dikenal dan massa standar dalam skala panci. Dengan tidak adanya medan gravitasi, jauh dari tubuh planet (misalnya spasi), tuas-keseimbangan tidak akan bekerja, namun di Bulan, misalnya, akan memberikan bacaan yang sama seperti di Bumi. Beberapa saldo dapat ditandai dalam satuan berat badan, tapi karena bobot yang dikalibrasi di pabrik untuk gravitasi standar, saldo akan mengukur berat badan standar, yaitu apa benda tersebut akan berbobot gravitasi standar, bukan kekuatan lokal yang sebenarnya gravitasi pada objek.
Jika gaya gravitasi yang sebenarnya pada obyek yang dibutuhkan, ini dapat dihitung dengan mengalikan massa diukur dengan keseimbangan dengan percepatan karena gravitasi - baik gravitasi standar (untuk pekerjaan sehari-hari) atau gravitasi lokal yang tepat (untuk pekerjaan presisi). Tabel dari percepatan gravitasi di lokasi yang berbeda dapat ditemukan di web.
Berat bruto adalah istilah yang umumnya ditemukan dalam perdagangan atau aplikasi perdagangan, dan mengacu pada berat total dari produk dan kemasannya. Sebaliknya, berat bersih mengacu pada berat produk saja, diskon berat wadah atau kemasan, dan berat badan tara adalah berat dari kemasan saja.

[ sunting ] Relatif berat pada Bumi, benda langit lainnya dan Bulan

Tabel di bawah menunjukkan perbandingan percepatan gravitasi di permukaan Matahari, bulan Bumi, masing-masing planet-planet di tata surya. "Permukaan" diartikan puncak awan dari raksasa gas (Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus). Untuk Matahari, permukaan diambil untuk berarti fotosfer . Nilai-nilai dalam tabel belum de-rated untuk efek sentrifugal rotasi planet (dan kecepatan angin awan-top untuk raksasa gas) dan karena itu, secara umum, mirip dengan gravitasi yang sebenarnya yang akan dialami dekat kutub.

Tubuh	Beberapa dari Gravitasi bumi	Gravitasi permukaan m / s 2
Sun	27.90	274.1
Air raksa	0.3770	3.703
Venus	0.9032	8.872
Bumi	1 (dengan definisi)	9,8226 [18]
Bulan	0.1655	1.625
Mars	0.3895	3.728
Jupiter	2.640	25.93
Saturnus	1.139	11.19
Uranus	0.917	9.01
Neptunus	1.148	11.28

[ sunting ]