ИЗМЕРЕНИЯ и МЕРЫ

ЕЩЁ РАЗ О КИЛОГРАММЕ

Ак уже упоминалось, Международная метрическая комиссия признала килограмм единицей веса. Но да­вайте вспомним, что же такое вес.

Обычно считается, что если, например, вес гири равен одному килограмму, то она везде будет весить именно столько, ни больше, ни меньше. Такое представление, однако, ошибочно. Чтобы убедиться в этом, нужно знать, за счёт чего возникает вес. Если приподнять над землёй какой-нибудь предмет и затем отпустить его, то он неиз­бежно упадёт. Какая же сила заставляет тела падать? Эта сила — притяжение Земли.

Притягивают друг друга и все остальные тела на Земле, но притяжение это настолько ничтожно, что мы его попросту не замечаем.

А задумывались ли вы над тем, почему Земля неот­ступно вращается вокруг Солнца, Луна вокруг Земли и т. д.? Раскрутите камень на верёвочке, а после разо­жмите руку — камень улетит прочь. То же случилось бы и с Землёй, если бы её не удерживала своего рода «верё­вочка» — притяжение Солнца.

Небесные тела движутся по строго определённым пу­тям, словно поезда по рельсам. Это результат взаимного притяжения светил.

Таким образом, притяжение тел — всеобщий закон природы. Он был открыт Ньютоном и получил название закона всемирного тяготения. Притяжение Земли — одно из проявлений этого закона.

Сила, с которой тело притягивается к Земле, и назы­вается его весом. Эта сила всегда направлена к центру Земли. Она тем больше, чем больше масса тела (то есть чем больше тело содержит вещества) и чем меньше рас­стояние от этого тела до центра земного шара (рис. 26). По мере удаления от центра Земли сила тяжести умень­шается пропорционально квадрату расстояния. Например, когда расстояние возрастает в два раза, вес уменьшается в четыре.

Если бы Земля имела форму совершенно правильного шара, то все точки её поверхности были бы одинаково уда­лены от центра. Однако земной шар несколько сплюснут у полюсов[16]). Поэтому на полюсах тела притягиваются к Земле сильнее, чем на экваторе. А это означает, что одно и то же тело в различных местах земной поверхности имеет разный вес.

Ещё сильнее изменился бы вес тела, если бы оно пере­неслось с Земли на другую планету. Так, на Луне человек весил бы немногим более десяти килограммов: Луна ме­нее массивна, чем Земля, и поэтому её притяжение слабее.

Выходит, вес — величина не такая уж определённая. В зависимости от условий она может изменяться, а иногда и вовсе исчезать.

А нет ли другой величины, которая действительно не зависела бы от места и была бы вполне определённой для каждого тела? Такой величиной является масса.

Масса тела — это количество вещества в нём. Иногда массу называют также мерой инерции (инерция—свой­ство тел сохранять состояние покоя или прямолинейного равномерного движения). Чем массивнее тело, тем боль­шей инерцией оно обладает. Так, железнодорожный вагон труднее сдвинуть с места или затормозить, чем лёгкую повозку.

Масса, присущая какому-либо телу, не зависит от его расположения. И на полюсе и на экваторе масса тела не­изменна. Не изменится она, даже если тело попадёт на другую планету. Между массой тела и его весом сущест­вует прямая связь. Мы уже знаем, что тело притягивается Землёй тем сильнее, чем больше его масса. Значит, в од­ном и том же месте тело с большей массой будет обладать большим весом.

Ньютон установил, что вес тела равен произведению его массы на ускорение силы тяжести. Что это за уско­рение?

Вот с высоты падает камень. Под действием силы тя­жести скорость его падения всё время растёт—камень дви­жется с ускорением. Допустим, что дело происходит в пустоте и воздух не мешает падению. Тогда независимо от своих размеров и веса камень падает с определённым не­изменным ускорением, которое приблизительно равно 9,8 м/сек2 (это означает, что каждую секунду скорость па­дающего камня увеличивается на 9,8 м/сек). Такой еже­секундный прирост скорости падения и называют ускоре­нием силы тяжести.

Чем больше притяжение Земли, тем выше это ускоре­ние. На полюсах оно наиболее велико (9,83 м/сек2); на экваторе — несколько меньше (9,78 м/сек2). Во сколько раз меняется ускорение силы тяжести при переходе из одного места в другое, во столько же раз меняется и вес тел.

Вполне естественно поэтому, что учёные задумались: «как же быть с эталоном единицы веса?». Ведь если в Севре вес эталона в точности равен килограмму, то в Мо­скве он будет несколько иным. Масса же эталона останется неизменной. А если это так, то не вернее ли считать эталон килограмма эталоном единицы массы, а не веса?

Такое решение и было принято III Международной кон­ференцией по мерам и весам, состоявшейся в' 1901 году. С тех пор эталон килограмма перестал быть эталоном еди­ницы веса.

Поскольку тела с одинаковой массой в одном и том же месте имеют равные веса, массу измеряют путём взвеши­
вания. И когда мы говорим «батон весом в один кило­грамм», то невольно допускаем неточность — правильнее было бы сказать «массой в один килограмм».

Кстати, ещё немного о весе.