​​Почему килограмм гвоздей всё таки тяжелее килограмма ваты?

Предлагаю читателям обсудить ответ на ❓❓❓ «Что тяжелее: килограмм гвоздей или ваты?».
Предполагаю, что у многих этот вопрос вызовет усмешку, дескать килограмм и в Африке килограмм!
Но давайте всё-таки попытаемся разобраться и начнём этот разбор с определений.

⭕️Масса — это физическая величина, которая является мерой инертности тела.

В системе СИ (Система Интернациональная, введённая в октябре 1960 года на XI Международной генеральной конференции по мерам и весам — в нашей стране эта система, начиная с 1963 года, стала предпочтительной во всех областях науки, техники и народного хозяйства) за единицу массы принята масса эталона из платиново-иридеевого сплава, хранящегося в городе Севр (близ Парижа), называемая килограммом [кг].

Одна из более чем сорока точнейших копий этого эталона, разосланных в разные страны, находится в Институте метрологии им. Д.И.Менделеева в Санкт-Петербурге. В разных системах физических единиц используются и другие единицы массы и в частности грамм [г], равный 0,001 кг.

Следует отметить, что масса является скалярной величиной и не годится для сравнения «тяжелее (легче)».
Такое сравнение можно осуществить с помощью единиц веса.
⭕️Вес тела — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

Вес — это векторная физическая величина, обозначаемая буквой Р ⃗

Буквой Р обозначается модуль веса.
Единицей силы в СИ является ньютон [Н] — это сила, придающая телу с массой 1 кг ускорение 1м/(с^2), наряду с ньютоном применяются кратные ему и дольные от него единицы: килоньютон [кН = 1000Н] и миллиньютон [мН = 0,001Н].

До введения СИ в физике и технике в качестве единиц силы широко применялись килограмм-силы кГ —это сила, с которой тело массой в 1 кг растягивает пружину; кратные и дольные килограмму-силы единицы:
1Т = 1000 кГ (тонна-сила) и 1Г = 0,001 кГ (грамм-сила) — с помощью этой единицы мы и будем в дальнейшем вести расчёты, но сначала дополним определение силы.

Если тело погружено в жидкость или газ, то оно теряет в своём весе столько же, сколько весит вытесненная им жидкость или газ, что следует из закона Архимеда. Следовательно, вес тела в воздухе равен равнодействующей двух сил — силы тяжести и выталкивающей силы (силы Архимеда), которые направлены в противоположные стороны. А вес тела по модулю равен разности этих сил.

Если считать направление силы тяжести положительным, то направление выталкивающей силы будет отрицательным, ну а вес тела может быть положительным, равным нулю и отрицательным — например, подъём воздушного шара (аэростата) наполненного водородом или гелием, плотность которых меньше плотности воздуха.

Вернёмся, однако, к рассматриваемой задаче!

Плотность железа — 7,8 [г/куб. см], плотность волокон льна, из которого делается медицинская вата, — около 1 г/куб. см, воздуха (при 0 град.С) — 0.00129 г/куб. см.
Нетрудно посчитать, что кг железных гвоздей имеет объём 128,2 куб. см; такой же объём воздуха весит 0.165 Г;
кг ваты занимает объём около 1000 куб.см (1 л), вес такого объёма воздуха составляет 1,29 Г.
Таким образом, кг ваты при взвешивании на открытом воздухе по сравнению с кг гвоздей потеряет в весе на
1,29 - 0,165 = 1,125 Г, больше, иными словами станет легче кг гвоздей на эту величину.

Величина конечно очень маленькая, но на точных весах вполне определяемая — она соответствует уменьшению значению массы ваты на 1,125 г (вспомним, что при взвешивании, вопреки расхожему мнению, мы определяем не вес, а массу — нас вводит в заблуждение слово «взвешивание», можно заметить, что в последние годы на упаковках продуктов стали писать «масса», а не «вес»!).

Справедливости ради стоит отметить, что при взвешивании под колпаком, из-под которого полностью выкачан воздух, и гвозди, и вата будут весить приблизительно одинаково, но часто ли вы наблюдали взвешивание в безвоздушном пространстве!?

ВЫВОД. ‼️На воздухе килограмм гвоздей тяжелее килограмма ваты.

Автор: #александр_cебихов 71 год