Kütle ve Ağırlık Arasındaki Fark Nedir?

Kütlenin tanımı ve temel özellikleri

Kütle, bir cismin içerdiği madde miktarını gösteren fiziksel niceliktir. Bir cismi oluşturan madde miktarı aynı kaldığı sürece cismin kütlesi de aynı kalır. Kütlenin sembolü genellikle m, SI birimi ise kilogramdır.

Kütle, cismin bulunduğu yere bağlı bir özellik değildir. Örneğin bir cismin Dünya'da sahip olduğu madde miktarı, Ay'a götürüldüğünde değişmez. Cisim Ay'da daha hafif hissedilebilir; ancak içindeki madde miktarı aynı kaldığı için kütlesi değişmemiştir. Kütle ölçülürken eşit kollu terazide cisim, bilinen kütlelerle karşılaştırılır. Terazinin iki kefesinde de aynı yerdeki yerçekimi etkisi bulunduğundan bu etki karşılaştırmayı değiştirmez.

Örneğin bir çantada 5 kg madde varsa çanta Dünya'da, Ay'da veya başka bir yerde bulunsa da kütlesi 5 kg olarak kalır. Çantayı aşağı doğru çeken kuvvet değişebilir, fakat çantadaki madde miktarı değişmez.

Ağırlığın tanımı ve temel özellikleri

Ağırlık, bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetidir. Başka bir ifadeyle, yakınındaki büyük gök cisminin (örneğin Dünya'nın veya Ay'ın) cismi kendine doğru çekmesidir. Ağırlık bir kuvvet olduğu için birimi Newtondur ve bulunduğu yerdeki yerçekiminin büyüklüğüne bağlıdır.

Bir cismin kütlesi sabit kalsa bile yerçekimi değişirse ağırlığı da değişir. Çünkü yerçekimi kuvveti, cismin kütlesi ile bulunduğu yerdeki yerçekimi ivmesine birlikte bağlıdır. Dünya'nın çekimi Ay'ın çekiminden daha güçlü olduğu için aynı cisim Dünya'da daha büyük, Ay'da daha küçük bir ağırlığa sahip olur.

Örneğin 1 kg kütleli bir cisme Dünya'da yaklaşık 9,8 N ağırlık kuvveti etki ederken Ay'da yaklaşık 1,7 N ağırlık kuvveti etki eder. Cismin Ay'da daha az ağırlığa sahip olması, kütlesinin azaldığı anlamına gelmez; yalnızca Ay'daki yerçekimi etkisi daha zayıftır.

Birimler, semboller ve ölçüm araçları

Kütle ve ağırlık farklı fiziksel nicelikler olduğu için birimleri ve ölçüm araçları da farklıdır. Kütle m sembolüyle gösterilir ve temel birimi kilogramdır (kg). Ağırlık bir kuvvet olduğundan kuvvet için kullanılan G sembolüyle gösterilebilir ve birimi Newtondur (N). Kilogram ile Newton birbirinin yerine kullanılamaz.

Kütle, eşit kollu teraziyle ölçülür. Bu araçta ölçülecek cisim, kütlesi bilinen cisimlerle karşılaştırılır. Ağırlık ise dinamometreyle ölçülür. Dinamometrenin içindeki yay, uygulanan kuvvetin etkisiyle uzar; uzama miktarı kuvvetin büyüklüğü hakkında bilgi verir. Yaylı banyo tartıları da aslında cismin uyguladığı kuvveti algılar; üzerindeki gösterge bu değeri günlük kullanım için kütle birimiyle gösterecek şekilde ayarlanabilir.

Kütle ve ağırlık arasındaki temel ilişki

Kütle ile ağırlık birbirinden farklı olsa da aralarında doğrudan bir ilişki vardır. Bir cismin kütlesi arttıkça, aynı yerde cisme etki eden yerçekimi kuvveti de artar. Bunun nedeni, daha fazla kütleli cismin aynı yerçekimi ivmesi altında daha büyük bir yerçekimi kuvvetine maruz kalmasıdır.

Ağırlık hesaplanırken cismin kütlesi ile bulunduğu yerdeki yerçekimi ivmesi çarpılır. Bu ilişki, kütlenin ağırlığın kendisi olmadığını; ağırlığın kütleye ve yere bağlı bir kuvvet olduğunu gösterir. Aynı kütleli iki cisim aynı yerdeyse ağırlıkları eşit olur. Farklı kütleli cisimlerden kütlesi büyük olan ise aynı yerde daha büyük ağırlığa sahip olur.

Örneğin aynı ortamda 2 kg kütleli bir cisme etki eden ağırlık, 1 kg kütleli bir cisme etki eden ağırlığın yaklaşık iki katıdır. Burada değişen nicelik kütle değil, kütlenin yerçekimi ivmesiyle oluşturduğu kuvvetin büyüklüğüdür.

Bulunulan yere göre kütle ve ağırlığın değişimi

Bir cismin kütlesi, cisimdeki madde miktarı korunduğu sürece Dünya'da, Ay'da veya başka bir yerde değişmez. Buna karşılık ağırlık, cismin bulunduğu yerdeki yerçekimi ivmesine bağlıdır. Yerçekimi güçlü olan bir yerde cisme daha büyük, zayıf olan bir yerde ise daha küçük yerçekimi kuvveti uygulanır.

Dünya ve Ay karşılaştırması bu farkı açıkça gösterir. Aynı cisim Dünya'dan Ay'a götürüldüğünde kütlesi aynı kalır; çünkü cisimdeki madde miktarı değişmemiştir. Ancak Ay'ın yerçekimi Dünya'nınkinden daha zayıf olduğu için cismin ağırlığı azalır. Bu nedenle bir kişi Ay'da daha düşük ağırlığa sahip olur, fakat kütlesi değişmez.

Kütle ve ağırlığı ayırt etmek için şu sorular sorulabilir: Nicelik madde miktarını mı gösteriyor, yoksa yerçekimi kuvvetini mi? Kilogramla ölçülüyorsa kütledir; Newtonla ölçülüyorsa ağırlıktır. Eşit kollu terazi kütleyi, dinamometre ise ağırlığı ölçer.