질량과 무게, 관성질량과 중력 질량

「질량」과 「무게」, 이 2개의 말은 매우 비슷합니다만, 이것들은 결정적으로 의미가 다릅니다. 일상생활과 물리로 사용하는 용어는 다릅니다. 분명히 이해하지 못하면 나중에 혼란으로 이어질 수 있으므로 여기에서 제대로 이해해 둡시다. 간단히 말하면

• 「질량」이란 질량
• '무게'란 힘
  
  

질량

질량이란 물질 자체가 가지고 있는 값입니다. 물리학으로 사물을 다룰 때 가장 기본적인 양 중 하나입니다. 물리 문제를 풀 때는 대부분의 경우 질량이라는 양을 생각해야 합니다. 운동 방정식 자체에도 포함되어 있는 매우 기본적인 양입니다.

질량이란 무엇인가, 라는 것을 생각해 버리면, 의미를 모르게 되어 버립니다. 우리는 왜 살아있는지 같은 근본적인 문제이기 때문입니다. 물질에는 질량이라는 것이 있다고 생각할 수밖에 없습니다. 이와 비슷한 양으로, 예를 들면 전자기학의 「전하」가 있습니다.

무게

대조적으로, 무게는 "힘"이기 때문에 물질 자체가 가지고있는 값이라고 할 수 없습니다. 지구에서 정한 것과 달로 정한 것은 무게가 바뀐다는 표현은 잘 보입니다. 무게는 경우에 따라 변화하는 양입니다.

무게는 힘입니다. 그 힘의 근원이란 무엇인가라고 하면, 만유 인력입니다. 세상의 물건은 만유 인력에 의해 힘을 받습니다. 만유 인력을 받음으로써 발생한 힘이 '무게'입니다. 이러한 힘을 생각할 때, 물리에서는 「장」이라는 개념이 등장합니다. 우선 질량이 있으면 중력장이라는 것이 만들어지고, 그 중력장에 다른 질량이 들어오면 질량은 중력장에서 힘을 받는다고 생각합니다. 우리는 평소 지구 질량이 만드는 중력장에서 생활하고 있습니다.

무게의 무게를 측정 할 때, 예를 들어 체중을 측정하려면 체중계를 타십시오. 그러면 체중계는 신체의 질량에 따른 힘을 받습니다. 체중계 안에는 스프링이 들어가 있고, 스프링이 받는 힘에 비례하여 눈금이 움직이게 되어 있습니다. 스프링의 힘이라고 하는 것은 (탄성한내에서는) 훅의 법칙(이라는 선형의 관계)에 따릅니다.

그러나 지구상이라고 해도, 장소에 따라 중력장의 미묘하게 다릅니다. 높은 곳에 오르면 중력장의 크기는 작아집니다. 그래서 같은 체중계를 사용해 같은 것을 측정해도 장소에 따라서는 다른 값이 됩니다.

또한 달의 중력장은 지구의 것보다 훨씬 작기 때문에(약 6분의 1), 월면에서는 체중계가 나타내는 눈금은 지상보다 훨씬 작을 것이다.

관성 질량과 중력 질량

만유 인력에 의해 확인되는 질량을 「중력 질량」, 운동 방정식에 의해 확인되는 질량을 「관성 질량」이라고 부르는 경우가 있습니다. 같은 "질량"이라는 이름이 붙어 있지만, 원리적으로는 이 둘이 같다는 보증은 없습니다. 중력 질량은 만유 인력의 크기를 결정하는 양이며, 한편 관성 질량은 물체의 가속도를 결정하는 양입니다. 그래서 이 두 가지는 본질적으로 다른 개념입니다. 그러나 양자의 값은 지금까지의 실험 정밀도의 범위 내에서 완전히 일치하는 것으로 알려져 있습니다.