Πες μου γιατί ο χρυσός είναι βαρύς!

της Λίας Καραμπατέα

Πριν αρκετά χρόνια, σε σκηνές που βλέπουμε σήμερα και σε ταινίες, όταν η τεχνογνωσία έλειπε ακόμη, ένας τρόπος να ξεχωρίσει κανείς μια αληθινή «λίρα» από μια «κάλπικη» ήταν να συγκρίνει το βάρος τους.

Τι είναι αυτό λοιπόν που κάνει δυο αντικείμενα ίδια οπτικά σε μέγεθος και σχήμα, να έχουν διαφορετικό βάρος;

Αν σας ρωτούσε κάποιος τι είναι πιο βαρύ, ένα κιλό σίδερο ή ένα κιλό βαμβάκι, θα απαντούσατε και εσείς το πρώτο από τα δύο; Τότε μάλλον κάτι σας έχει ξεφύγει…!

Υπάρχουν κάποια βασικά μεγέθη που χαρακτηρίζουν κάθε υλικό αντικείμενο, πάνω στα οποία υπάρχει συχνά σύγχυση ως προς τη σωστή χρήση των εννοιών τους. Κάποια από αυτά τα μεγέθη είναι η μάζα, ο όγκος, το βάρος και η πυκνότητα. Ας δούμε τι ακριβώς είναι το καθένα από αυτά…

Η μάζα αφορά την ποσότητα ύλης που περιέχεται σε καθετί. Είναι ένα μέγεθος συνδεμένο με την αδράνεια των σωμάτων, δηλαδή το πόσο εύκολα ή δύσκολα αντιστέκονται σε μεταβολή της ταχύτητάς τους, επομένως και της γενικότερης κινητικής τους κατάστασης. Πρόκειται για ένα μονόμετρο μέγεθος, μέγεθος δηλαδή που προσδιορίζεται μόνο μέσω της αριθμητικής του τιμής.

Το βάρος ανήκει στις δυνάμεις, άρα είναι μέγεθος διανυσματικό, που προσδιορίζεται εκτός από την αριθμητική του τιμή και από την κατεύθυνση της εφαρμογής του. Το βάρος λοιπόν είναι η ελκτική δύναμη που ασκεί η γη σε όλα τα σώματα. Είναι ένα μέγεθος που εξαρτάται από τη μάζα, αφού υπολογίζεται από το γινόμενο της εκάστοτε μάζας με τη βαρυτική επιτάχυνση της γης, η οποία έχει σταθερή τιμή (περίπου ίση με 10).

Επομένως, μένει να βγάλουμε κάποιο συμπέρασμα για το πώς σχετίζεται η μάζα με το σχήμα ενός σώματος. Ο όγκος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει κάθε σώμα, δηλαδή ακόμη σωστότερα, ο χώρος που καταλαμβάνει η μάζα του. Το σχήμα των στερεών σωμάτων είναι δεδομένο και σταθερό, ενώ τα υγρά και τα αέρια παίρνουν το σχήμα των δοχείων στα οποία βρίσκονται, χωρίς αυτό να μεταβάλλει ποσοτικά τον όγκο τους. (Παρόλο που – στα αέρια κατά κύριο λόγο – μέσω μεταβολών θερμοκρασίας μπορούμε να οδηγηθούμε σε φαινόμενα συμπίεσης ή αντίθετα εκτόνωσης και έτσι να μεταβληθεί και ο όγκος).

Η πυκνότητα τέλος, αποτελεί επίσης βασικό χαρακτηριστικό γνώρισμα της ύλης. Υπολογίζεται από το πηλίκο της μάζας προς τον όγκο, επομένως θα λέγαμε πως αφορά τον ποσοτικό τρόπο κατανομής της μάζας σε συγκεκριμένο όγκο. Οι λέξεις «πυκνό» και «αραιό» άλλωστε, μάς είναι οικείες ως προς το εννοιολογικό τους περιεχόμενο, ακόμη και από την καθημερινότητά μας.

Ο τρόπος λοιπόν με τον οποίο διαφοροποιείται το βάρος δυο φαινομενικά παρόμοιων αντικειμένων/σωμάτων, βρίσκεται στην πυκνότητα που έχουν. Δηλαδή δυο αντικείμενα φτιαγμένα από διαφορετικό υλικό, αναγκάζονται να κατανείμουν ίδια ποσότητα μάζας τους σε διαφορετικό όγκο ή αν το δούμε αντίστροφα, σε ίσα μεγέθη όγκων περιέχεται διαφορετική ποσότητα μάζας τους.

Συγκρίνοντας βαμβάκι με σίδερο, για να επιστρέψουμε εκεί που ξεκινήσαμε, το βαμβάκι είναι σαφώς πιο «αραιό», έχει μικρότερη πυκνότητα, δηλαδή ίδια ποσότητα μάζας βαμβακιού (σε σύγκριση με σίδερο) καλύπτει μεγαλύτερο όγκο. Όταν όμως συγκρίνουμε 1 ΚΙΛΟ βαμβάκι με 1 ΚΙΛΟ σίδερο, πρόκειται για ίδιες ποσότητες (παρά την παγίδα της κεκτημένης ταχύτητας), οπότε έχουμε ισότητα..! Τίποτα δεν είναι όπως φαίνεται τελικά…!