Kaal

Eseme kaal (või ainehulga kaal) on kohalikust gravitatsiooniväljast sellele objektile mõjuva jõu intensiivsuse mõõt. Kaalu ei tohi segi ajada sellega seotud, kuid täiesti erineva mõistega "mass". Väikeste objektide puhul Maal on massi jõud suunatud planeedi keskme suunas. Suuremate objektide, näiteks Maa ümber tiirleva Kuu puhul on jõud suunatud kombineeritud süsteemi massikeskme suunas.

Tavakeeles mõistetakse millegi kaalu all tavaliselt väärtust, mida mõõdetakse maapinnal või selle lähedal. Kahjuks kasutatakse eseme kaalu kirjeldamiseks tavaliselt massiühikuid, näiteks kilogrammi või naela. Peaaegu kogu inimkonna ajaloo vältel on kaalu mõõdetud Maa pinnal. Siin on kaal proportsionaalne massiga. Objektidel, millel on sama mass, on sama kaal. Objektil, mille mass on kaks korda suurem kui teisel, on ka kaks korda suurem kaal. Sellest tulenevalt on tavaks kasutada kahte sõna, massi ja kaalu, justkui need tähendaksid ühte ja sama asja ning kasutada massi ja kaalu ühikuna kilogrammi ja naela. Samade terminite kasutamine kahe erineva omaduse kirjeldamiseks ja mõõtmiseks on viinud nende kahe omaduse, massi ja kaalu, segadusse. Mass ja kaal ei ole üks ja sama asi.

Kaaluühikud

Rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi kaaluühik on njuuton, mida tähistatakse sümboliga "N".

Varem on kasutatud ka teisi ühikuid, kuid neist on loobutud, näiteks düüne (vana CGS-süsteemi jõuühik) või kilogrammijõud, mis on "standardse" Maa poolt kilogrammile mõjuv jõud: 1 kg massiga keha kaalub merepinna kõrgusel umbes 9,81 N.

Kaalu mõõtmine

Eseme või aine koguse kaalu mõõdetakse tavaliselt mõõteriistaga, näiteks vedruga. Kaalul on vedru, mis tekitab jõudu, mis vastandub kaalutava eseme gravitatsioonijõule. Gravitatsioonijõud tõmbab alla, vedru aga lükkab või tõmbab ülespoole. Tavaliselt on kaalul näidik, mis ei anna mitte kaalu (mis on jõud), vaid objekti massi. Vedruga kaalud on valmistatud eeldusel, et neid kasutatakse Maa pinnal. Kui vedruga kaalud viidaks Kuule, annaks see eksitavat näitu.

Kaalud on seadmed, mis võrdlevad kahe objekti kaalu samas gravitatsiooniväljas: need määravad kindlaks, kas üks objekt on raskem või kergem kui teine.

Kaal on muutuv

Kaal ei ole ainele omane omadus, sest kohalik gravitatsiooniväli, mis tekitab jõudu, mida nimetatakse kaaluks, on muutuv nii ruumis kui ka ajas:

Kuna Maa tõmbejõud väheneb kauguse ruuduga selle keskpunktist, on eseme kaal suurel kõrgusel (nt mäe tipus) veidi väiksem kui merepinnal või ekvaatoril kui poolustel (sest Maa on veidi kumer).
Maa suvalist objekti tõmbavad ligi ka kõik teised taevakehad, näiteks Kuu. Seega on selle kaal väiksem, kui Kuu on Maa kohal, kui Kuu on teisel pool Maad.
Kaal ei ole määratletud ainult Maa suhtes: Astronaut kaalub Kuu pinnal 6 korda vähem kui Maa pinnal.
Kaalutaolek on ilmne seisund, mida kogevad astronaudid või satelliidid planeedi ümber tiirleval orbiidil. Tegelikkuses on nende raskus (gravitatsioonijõud) jõud, mis hoiab neid orbiidil. Orbiidil olevad objektid liiguvad väga suure kiirusega. Maa kohal 300-500 kilomeetri kõrgusel tiirlevate satelliitide puhul on see kiirus umbes 27 000 km/h. Ilma Maa gravitatsioonita lendaksid nad sirgjooneliselt minema. Gravitatsiooniline tõmme hoiab neid planeedi suunas langemas. Suur külgsuunaline kiirus ja pidev tõmme Maa keskpunkti suunas painutavad nende teed, nii et nad jäävad orbiidile.

Seotud leheküljed

Küsimused ja vastused

Küsimus: Mis on eseme kaal?

V: Eseme kaal on kohalikust gravitatsiooniväljast sellele objektile mõjuva jõu intensiivsuse mõõt.

K: Kuidas erineb kaal massist?

V: Kaalu ei tohi segi ajada massiga, sest kaal on objektile mõjuva raskusjõu mõõt, samas kui mass on objektis oleva aine hulk.

K: Kuhu suunatakse kaalujõud väikeste objektide puhul Maal?

V: Väikeste objektide puhul Maal on kaalujõud suunatud planeedi keskpunkti suunas.

K: Kuhu on suunatud raskusjõud suuremate objektide, näiteks Maa ümber tiirleva Kuu puhul?

V: Suuremate objektide, näiteks Maa ümber tiirleva Kuu puhul on raskusjõud suunatud kombineeritud süsteemi massikeskme suunas.

K: Mis on põhjustanud massi ja massi segiajamise?

V: Kahe erineva omaduse kirjeldamiseks ja mõõtmiseks samade terminite kasutamine on viinud massi ja massi segadusse.

K: Kas mass ja kaal on üks ja sama asi?

V: Mass ja kaal ei ole üks ja sama asi.

K: Kas sama massiga objektidel on sama kaal?

V: Objektidel, millel on sama mass, on sama kaal. Objektil, mille mass on kaks korda suurem kui teisel, on ka kaks korda suurem kaal.