Omvandla massaenheter

Vad är massa?

Massa är den fysikaliska storhet som är kopplad till motståndet ett föremål ger mot förändring av sitt rörelsetillstånd, det vill säga trögheten. I klassisk mekanik uttrycks sambandet mellan den nettokraft som verkar på ett föremål och den producerade accelerationen med likheten F = m·a.

Vid samma kraft får ett föremål med större massa en mindre acceleration. Därför uttrycker massa i vardaglig mening inte bara mängden materia i ett föremål, utan spelar också en grundläggande roll i rörelseekvationerna.

Massa är en skalar storhet. Den har ingen riktning och grunddimensionssymbolen i SI-systemet är bokstaven M.

Skillnaden mellan massa och vikt

Massa och vikt är inte samma fysikaliska storhet. Massa är en egenskap hos föremålet och uttrycks i kilogram. Vikt är däremot den kraft föremålet utsätts för i ett gravitationsfält och mäts i newton.

Det förenklade viktsambandet skrivs W = m·g, där W representerar tyngdkraften, m massan och g den lokala tyngdaccelerationen.

Massan hos ett föremål förblir ungefär densamma på jorden och månen; vikten varierar däremot eftersom den lokala tyngdaccelerationen är olika. Därför är kilogram i vetenskapligt bruk en massaenhet och inte en viktenhet.

I vardagligt språk används orden 'vikt' och 'massa' ofta omväxlande, eftersom resultatet av att väga något uttrycks i kilogram. Mätinstrumentet registrerar egentligen effekten av en kraft, men är kalibrerat för att visa resultatet i massaenheter.

Varför är kilogram SI:s grundenhet för massa?

I det Internationella Enhetssystemet är kilogram massans grundenhet. Av SI:s grundenheter är kilogram den enda vars namn innehåller ett prefix.

Ordet gram spelade historiskt en viktig roll i de tidigaste massadefinitionerna i det metriska systemet. Men med framväxten av praktiska standarder blev kilogrammet den grundläggande referensen.

Idag definieras kilogrammet inte längre av massan hos en fysisk metallcylinder, utan utifrån det fastslagna numeriska värdet för Plancks konstant. Sambandet mellan denna definition och kibblevågen och elektriska mätningar diskuteras i detalj på informationssidan om kilogrammet.

De metriska massaenheterna

De metriska massaenheterna är uppbyggda av kilogram, gram och de SI-prefix som läggs till dem. Ett gram motsvarar 0,001 kilogram, ett milligram 0,001 gram och ett mikrogram 0,001 milligram.

För stora massor används ton. Ett metriskt ton motsvarar exakt 1000 kilogram. Tonets symbol, vars användning tillsammans med SI är tillåten, är den lilla bokstaven t.

Rätt enhet väljs utifrån storleken på den massa som mäts. En persons eller produkts massa kan uttryckas i kilogram, innehållet i ett livsmedel i gram, den aktiva substansen i ett läkemedel i milligram eller mikrogram, och lasten på ett fordon i ton.

Sambandet mellan pund, uns och kilogram

Pund och uns är massaenheter som används i de traditionella brittiska och amerikanska mätsystemen. Det internationella avoirdupois-pundet motsvarar exakt 0,45359237 kilogram.

Ett avoirdupois-pund delas in i 16 uns. Därför motsvarar ett uns exakt 0,028349523125 kilogram, eller 28,349523125 gram.

Pundet som används för massa och pound-force, en kraftenhet, är olika storheter. Pundet uttrycker en massa, och pound-force en kraft. I tekniska beräkningar får symbolerna lb och lbf inte förväxlas.

Hur mäts massa?

För att mäta massa kan balansvågar, elektroniska vågar, analysvågar, lastceller och olika industriella vågsystem med varierande kapacitet användas.

Jämförande vågar jämför den okända massan med spårbara referensmassor. I elektroniska vågar omvandlar lastceller den utövade kraften till en elektrisk signal.

Vid mycket noggranna mätningar kan faktorer som luftens lyftkraft, lokal tyngdacceleration, temperatur, fuktighet, vibrationer, elektrostatiska effekter och referensmassans densitet beaktas.

Kopplingen av massareferenser till nationella och internationella mätsystem kallas metrologisk spårbarhet. Kalibreringskedjan gör det möjligt att jämföra mätningar utförda i olika laboratorier och företag.

Sambandet mellan densitet, volym och massa

Mellan massa, densitet och volym finns sambandet m = ρ·V. Här representerar m massan, ρ densiteten och V volymen.

Vid samma volym kan massan hos två olika material skilja sig åt utifrån deras densitet. Stål och vatten har till exempel inte samma massa vid samma volym.

I SI-systemet är densitetens härledda grundenhet kilogram per kubikmeter. I laboratorietillämpningar används också regelbundet enheter som gram per kubikcentimeter eller gram per milliliter.

Osäkerhet vid massmätning

Varje verklig mätning innebär en viss osäkerhet. Att en våg visar många siffror på skärmen betyder inte att alla dessa siffror är kända med samma precision.

Instrumentets upplösning, repeterbarhet, olinjäritet, kalibreringsstandard, omgivningsförhållanden och användarens metod kan alla bidra till osäkerheten i massmätningen.

I vetenskapligt och industriellt arbete måste mätresultatet bedömas tillsammans med rätt enhet, antalet signifikanta siffror och information om osäkerheten.

Hur väljer man rätt massaenhet?

Att välja en enhet som passar storleken på det mätta föremålet gör resultatet mer läsbart. En persons massa kan uttryckas i kilogram, den aktiva substansen i en tablett i milligram, och lasten på en lastbil i ton.

För mycket små massor kan enheter med SI-prefix som mikrogram, nanogram och pikogram användas. På atom- och molekylnivå kan specifika enheter som den enhetliga atommassenheten vara mer praktiska.

Vid utförande av en enhetsomvandling måste inte bara det numeriska värdet kontrolleras, utan även om den använda enheten uttrycker massa eller kraft.