Paino

Esineen paino (tai ainemäärän paino) on mitta, joka kuvaa paikallisen painovoimakentän kyseiseen esineeseen kohdistaman voiman voimakkuutta. Painoa ei pidä sekoittaa siihen liittyvään, mutta täysin erilaiseen käsitteeseen massa. Maassa olevien pienten esineiden painovoima kohdistuu kohti planeetan keskipistettä. Suurempien kohteiden, kuten Maan ympärillä kiertävän Kuun, voima kohdistuu yhdistetyn järjestelmän massakeskipisteeseen.

Yleiskielessä jonkin asian painolla tarkoitetaan yleensä maan pinnalla tai sen lähellä mitattua arvoa. Valitettavasti yleiset termit, joita käytetään kuvaamaan jonkin esineen painoa, ovat massan yksiköitä, kuten kilogrammaa tai puntaa. Lähes koko ihmiskunnan historian ajan paino on mitattu maan pinnalla. Täällä paino on verrannollinen massaan. Esineillä, joilla on sama massa, on sama paino. Esineellä, jonka massa on kaksi kertaa suurempi kuin toisella, on myös kaksi kertaa suurempi paino. Tämän vuoksi on yleinen käytäntö käyttää kahta sanaa, massaa ja painoa, ikään kuin ne tarkoittaisivat samaa asiaa, ja käyttää kilogrammaa ja puntaa sekä massan että painon yksikköinä. Samojen termien käyttäminen kahden eri ominaisuuden kuvaamiseen ja mittaamiseen on johtanut näiden kahden ominaisuuden, massan ja painon, väliseen sekaannukseen. Massa ja paino eivät ole sama asia.

Painoyksiköt

Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä painon yksikkö on newton, jota edustaa symboli "N".

Muita yksiköitä on käytetty aiemmin, mutta niistä on luovuttu, kuten dyyni (vanhan CGS-järjestelmän voimayksikkö) tai kilovoima, joka on voima, joka kohdistuu kilogrammaan ainetta "tavanomaisen" maapallon toimesta: 1 kg:n painoisen kappaleen paino merenpinnan tasolla on noin 9,81 N. Tämä on myös yksikkö, jonka avulla voidaan mitata voimaa.

Painon mittaaminen

Esineen tai ainemäärän paino mitataan yleensä jousivaakojen kaltaisella välineellä. Vaaka sisältää jousen, joka tuottaa voiman, joka vastustaa punnittavaan esineeseen kohdistuvaa painovoimaa. Painovoima vetää alaspäin, jousi työntää tai vetää ylöspäin. Tavallisesti vaa'assa on lukema, joka ei anna painoa (joka on voima) vaan esineen massan. Jousivaakoja valmistetaan olettaen, että niitä käytetään maapallon pinnalla. Jos jousivaaka vietäisiin Kuuhun, se antaisi harhaanjohtavan lukeman.

Vaaka on laite, joka vertaa kahden samassa painovoimakentässä olevan esineen painoja: se määrittää, onko toinen esine toista painavampi vai kevyempi.

Paino on vaihteleva

Paino ei ole aineen luontainen ominaisuus, koska paikallinen painovoimakenttä, joka tuottaa painoksi kutsutun voiman, vaihtelee tilassa ja ajassa:

Koska maapallon vetovoima pienenee etäisyyden neliönä sen keskipisteeseen, esineen paino on hieman pienempi korkealla (esim. vuoren huipulla) kuin merenpinnan tasolla tai päiväntasaajalla kuin navoilla (koska maapallo on hieman pullistunut).
Maassa oleva mielivaltainen esine vetää puoleensa myös kaikkia muita taivaankappaleita, kuten esimerkiksi kuuta. Näin ollen sen paino on pienempi, kun Kuu on Maan yläpuolella, kuin kun Kuu on toisella puolella maapalloa.
Painoa ei määritellä yksinomaan maapallon mukaan: Astronautti painaa kuun pinnalla 6 kertaa vähemmän kuin maan pinnalla.
Painottomuus on ilmeinen tila, jonka astronautit tai satelliitit kokevat planeetan kiertoradalla. Todellisuudessa heidän painonsa (painovoima) on voima, joka pitää heidät kiertoradalla. Kiertoradalla olevat esineet liikkuvat erittäin suurella nopeudella. Satelliiteilla, jotka kiertävät 300-500 kilometrin korkeudella Maan yläpuolella, tämä nopeus on noin 27 000 km/h. Ilman maapallon vetovoimaa ne lentäisivät pois suorassa linjassa. Vetovoima pitää ne putoamassa kohti planeettaa. Suuri sivuttaisnopeus ja jatkuva vetovoima Maan keskipistettä kohti taivuttavat niiden reittiä niin, että ne pysyvät kiertoradalla.

Aiheeseen liittyvät sivut

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mikä on esineen paino?

A: Esineen paino on mitta, joka kuvaa paikallisen painovoimakentän kyseiseen esineeseen kohdistaman voiman voimakkuutta.

K: Miten paino eroaa massasta?

V: Painoa ei pidä sekoittaa massaan, sillä paino on esineeseen kohdistuvan painovoiman mitta, kun taas massa on esineessä olevan aineen määrä.

K: Minne painovoima kohdistuu maapallon pienten esineiden kohdalla?

V: Maassa olevien pienten esineiden painovoima kohdistuu kohti planeetan keskipistettä.

K: Mihin painovoima kohdistuu suuremmissa kappaleissa, kuten Maata kiertävässä Kuussa?

V: Suurempien kappaleiden, kuten Maan ympärillä kiertävän Kuun, painovoima kohdistuu yhdistetyn järjestelmän massakeskipisteeseen.

K: Mikä on johtanut sekaannukseen massan ja painon välillä?

V: Samojen termien käyttäminen näiden kahden eri ominaisuuden kuvaamiseen ja mittaamiseen on johtanut sekaannukseen massan ja painon välillä.

K: Ovatko massa ja paino sama asia?

V: Massa ja paino eivät ole sama asia.

K: Onko esineillä, joilla on sama massa, sama paino?

V: Esineillä, joilla on sama massa, on sama paino. Esineellä, jonka massa on kaksi kertaa suurempi kuin toisella, on myös kaksi kertaa suurempi paino.