질량과 무게의 차이, 그리고 저울로 재는 값이 질량인 이유

질량과 무게의 개념

질량(Mass)은 물질에 힘이 주어졌을 때 가속도에 대한 저항, 다시 말해 관성이 발생하는데, 이러한 저항 내지 관성이 얼마나 되느냐를 나타내는 것입니다. 단위는 그램(g)을 사용하죠. 따라서, 위치에 따라 바뀌지 않는 값이 됩니다.

 

반면, 무게(Weight)는 어떠한 물체가 중력에 의해서 힘을 받는 정도입니다. 뉴턴 운동 법칙 중 제2법칙에 의해 질량과 중력가속도(gravitational acceleration)의 곱으로 나타내게 되죠. 중력가속도가 0이 되는 무중력 상태에서 어떤 물체의 무게는 0이 되는 것입니다. 질량은 수백 kg이 나가는 물체여도 말이죠. 여기서 알 수 있겠지만, 무게는 중력에 따라서 얼마든지 변할 수가 있는 값입니다. 단위는 힘의 단위인 뉴턴(N)을 사용합니다.

 

W=mg (또는 F=mg)

 

자, 여기서 정리하자면, 질량은 물질이 가진 고유한 성질이고, 무게는 중력에 따라 발생하는 힘입니다. 그렇다면, 우리는 당연하게도 어떻게 저울로 재는 값이 무게가 아닌 질량인지 궁금할 수가 있겠죠. 사실 이 내용은 어떤 학생이 질문을 하였고, 저는 아주 좋은 질문이라고 칭찬을 했습니다.

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저울로 재는 값은 질량인가 무게인가

우리가 저울로 어떤 물체의 무게를 잰다고 표현하는데, 사실 이것은 맞는 표현일 수도 있고 틀린 표현일 수도 있습니다. 하지만, 일단 측정되는 값은, 엄밀히 말해서 저울에서 표시가 되는 값은 무게가 아니라 질량이죠. 단위가 g, kg으로 측정되니까 말이죠.

- 저울로 재는 것은 무게인가, 질량인가, 이미지 출처: science-sparks.com -

 

저울에서 표시가 되는 값이 무게가 아닌 질량인 이유는, 우리가 사용하는 저울에는 이미 중력가속도를 반영하여 측정된 무게를 질량으로 환산하도록 설정이 되어 있기 때문입니다. 다시 말해서 우리가 무게를 알고 싶다면 저울에서 보여주는 질량에 중력가속도를 곱해주면 됩니다.

 

여기서 한 가지 생각해야 될 부분은, 우리가 저울로 측정한 질량값은 무게로부터 환산된 값, 다시 말해서 저울에 설정되어 있는 중력가속도와 다른 위치에 가서 저울을 사용하면 질량값이 다르게 나온다는 것입니다. 질량은 고유한 속성이지만, 저울에서 나오는 값은 측정된 무게를 미리 입력된 중력가속도를 이용하여 변환된 계산값이기 때문이다 이렇게 정리할 수 있겠죠.