Konwerter Waga i masa

Masa, nie ciężar: ciche rozróżnienie

Słowo ciężar przetrwało w supermarketach, na siłowniach i w listach przewozowych, ale wielkością faktycznie mierzoną jest niemal zawsze masa — ilość materii w obiekcie, niezależna od tego, gdzie znajduje się on we wszechświecie. Prawdziwy ciężar to siła, czyli przyciąganie grawitacyjne działające na tę masę, i zmienia się on między Ziemią, Księżycem a szybko jadącą windą. Kilogram mąki pozostaje kilogramem także na powierzchni Księżyca; jego ciężar wynosi tam mniej więcej jedną szóstą tego, co wskazałaby waga łazienkowa na poziomie morza. Większość codziennych jednostek z tej kategorii — kilogramy, gramy, funty, uncje, kamienie, karaty — określa masę, nawet jeśli na opakowaniu widnieje napis masa netto.

Od cylindra z platyny do stałej przyrody

Przez 130 lat kilogram był zdefiniowany za pomocą jednego obiektu: Międzynarodowego Prototypu Kilograma, cylindra z platynowo-irydowego stopu przechowywanego pod trzema zagnieżdżonymi szklanymi kloszami w skarbcu pod Paryżem. Jego siostrzane kopie, rozesłane do krajowych instytutów metrologicznych, powoli zmieniały masę względem oryginału — o dziesiątki mikrogramów w ciągu stulecia — co było głęboko niewygodne dla jednostki podstawowej.

20 maja 2019 roku, w Światowy Dzień Metrologii, kilogram zdefiniowano na nowo poprzez stałą Plancka, ustaloną na dokładnie 6,62607015 × 10⁻³⁴ dżula na sekundę. Cylinder jest dziś eksponatem muzealnym. Starsze jednostki opowiadają własne historie: gran zaczął się jako masa pojedynczego ziarna jęczmienia, karat wywodzi się od nasiona drzewa karobowego, którym handlarze ważyli kamienie szlachetne, a rosyjski pud (około 16,38 kg) wciąż pojawia się w treningu z kettlebells.

Dokąd wędrują liczby

Apteki dozują w miligramach i mikrogramach; chemicy liczą w jednostkach masy atomowej przy bilansowaniu reakcji w skali cząsteczkowej. Jubilerzy wyceniają diamenty w karatach (dokładnie 0,2 g), a złotnicy nadal posługują się pennyweightami. Lotnictwo i żegluga żonglują tonami krótkimi (2000 lb) w Ameryce Północnej, tonami długimi (2240 lb) w starszych kontraktach brytyjskich i tonami metrycznymi (1000 kg) niemal wszędzie indziej. Na japońskich rynkach tkanin i pereł notuje się momme, na rynkach chińskich używa się jin i liang, a złotnicy z Azji Południowej ważą w tola. W amerykańskiej inżynierii mechanicznej mało znany slug (około 14,59 kg) pojawia się zawsze, gdy drugą zasadę dynamiki Newtona zapisuje się w jednostkach funta-siły.

Gdzie przeliczenia zawodzą

Pułapki mają charakter raczej kulturowy niż matematyczny. Kilka wartych odnotowania:

• Tona amerykańska to 2000 funtów; brytyjska tona długa to 2240 funtów; tona metryczna to 1000 kilogramów — czyli około 2204,6 funta. Trzy różne rzeczy dzielące jedno słowo.
• Uncja płynu mierzy objętość, a nie masę, a wersje amerykańska i brytyjska różnią się między sobą.
• Uncja trojańska (stosowana dla metali szlachetnych) waży 31,1035 g, czyli więcej niż uncja avoirdupois wynosząca 28,3495 g.
• Kilogram-siła i kilogram nie są w zadaniach z fizyki wymienne, choć wagi lotniskowe zacierają tę granicę każdego dnia.