과학상식 : 질량과 무게의 차이

 

 

우리는 흔히 질량과 무게를 같은 말이라고 생각해서 혼용하여 쓰는 경우가 많다. 그러나 그 개념을 알게 되면 과학적인 곳뿐만 아니라 일상생활에서도 확실하게 구분하여 사용할 수가 있다.

 

질량(mass)이란 '물질이 보유한 고유의 양'으로 물질이 분해되지 않는 한 질량은 항상 존재하는 것이며 장소가 달라져도 변하지 않는 특성을 가지고 있다. 질량의 개념을 명확하게 정의한 사람은 '아이작 뉴턴'으로으로 운동 제 2법칙인 가속도의 법칙을 통해 간접적으로 질량에 대한 개념을 정의할 수가 있다.

 

질량의 단위는 kg이나 g을 사용하고 측정은 양팔저울이나 윗접시저울로 측정할 수 있는데 질량은 측정장소에 관계없이 그 값이 일정하기 때문에 중력이 지구에 1/6인 달에서 측정하더라도 질량의 값은 변하지 않는다. 참고로 2017년 Kg에 대한 정의가 130년만에 달라지기도 했다.

 

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※ 운동 제 2법칙(가속도의 법칙) : 물체에 힘이 가해졌을 때 물체가 얻는 가속도는 물체의 질량에 반비례하고 가해진 힘의 크기에 비례하는 법칙. 일정한 질량을 가진 물체에 대해서만 그 물체에 더 큰 알짜힘을 가할 수록 운동량의 변화는 커지며, 물체에 작용하는 알짜힘의 크기는 운동량의 시간 변화와 크기, 방향이 모두 같다.

 

▲ 중력이 달라져도 질량은 변하지 않는다.

 

 

 

무게(weight)란 '물체에 작용하는 중력의 크기'를 말하는 것으로 질량에 중력이 가해지면(지구 중심에서 잡아당기는 힘) 무게가 되는 것이다. 이같은 무게는 질량과 달리 측정 장소에 따라 달라지게 된다. 지구의 중심과 가까울수록 중력은 커지게 되고, 지구의 중심에서 멀어질 수록 중력의 힘은 약해지는데 쉽게 말해 집에서 몸무게를 쟤는것과 산꼭대기에서 쟤는 몸무게는 차이가 있을 수 있다. 보다 큰 차이를 확인하기 위해서는 지구 중력에 1/6 인 달에서 측정하면 되는데 예를 들어 지구에서 몸무게가 60Kg인 사람이 달에 갔을 때에는 10Kg(98N 또는 10kgf)의 무게가 될 수 있다. 보통 무게의 단위는 Kgf와 N(뉴턴)을 쓰고 있으며 측정은 용수철 저울이나 앉은뱅이 저울을 사용한다.

 

※ 무게는 중력의 힘의 작용에 의해서 확인되는 것이므로 무게=힘(질량 x중력가속도), F=ma와 같다고 할 수 있다. 무게는 질량에 비례(무게 = 9.8X질량) / 1kgf = 9.8N

 

다만, 일상생활 속에서 몸무게의 단위를 N(뉴턴)이나 kgf가 아닌 kg을 사용하고 있는데 그 이유는 이미 익숙하게 사용하고 있어서도 있지만 모두 비슷하게 중력을 받고 있기 때문에 질량만으로도 무게를 비교할 수 있어 kg 사용에 불편함을 느끼지 못하는 이유가 있다.

 

 

※ 참고 : LG사이언스랜드자문위원단, 한국과학커뮤니케이터협회

사이언스타임즈 '130년만에 바뀌는 Kg의 정의