"Kas sveria daugiau – kilogramas švino ar kilogramas šieno?"

Turbūt daugeliui vaikystėje yra tekę susidurti su tokiu klausimu, ar kažkuria jo variacija (vietoje šieno dažnai naudojami pūkai, bet turbūt yra ir daugiau variantų). Neretas turbūt ir užkibo ant to kabliuko ir, per daug negalvojęs, atsakė "švinas". Na o tada buvo pašieptas arba išjuoktas, kad negalvoja ir nesupranta, jog kalba eina apie svorio vienetus – kilogramus, taigi abu sveria vienodai.

Nesvarbu, ar taip jums buvo, ar nebuvo, bet turiu nuraminti ir atsakingai pareikšti: aukščiau parašytas atsakymas yra teisingas. Kilogramas švino sveria daugiau, nei kilogramas šieno, jei jie sveriami vienodomis normaliomis Žemės sąlygomis. Taip yra todėl, kad kilogramas – ne svorio, o masės vienetas. Svorio vienetas yra niutonas, ir su mase jis nėra susijęs visiškai tiesiogiai.

Kodėl? Atsakymas į šį klausimą rastas dar senovės Graikijoje, kai vienas truputėlį ekscentriškas mokslininkas lakstė kažkurio miesto gatvėmis, šaukdamas "Eureka!" Taip, esmė slypi Archimedo dėsnyje. Matote, jis veikia ne tik skysčiuose, bet ir dujose, taigi aplink mus esantis oras mus taip pat veikia Archimedo jėga – kitaip į orą nekiltų karšto oro arba helio balionai bei dirižabliai. Na o Archimedo jėga, kaip turėtumėte atsiminti iš mokyklos kurso, priklauso nuo išstumto skysčio (ar, šiuo atveju, oro) masės. O ta masė priklauso nuo tūrio.

Taigi, kai ant svarstyklių padedate kilogram švino, tą šviną veikia Žemės traukos jėga (dar vadinama sunkio jėga), lygi švino masei, padaugintai iš laisvojo kritimo pagreičio, kuris Lietuvoje yra maždaug 9,81 m/s^2, ir Archimedo jėga, lygi švino gabalo tūriui, padaugintam iš oro tankio ir to paties pagreičio. Pirmoji jėga veikia žemyn, antroji – aukštyn. Jų atstojamoji jėga ir yra švino gabalo svoris, kurį kompensuoja svarstyklių lėkštelės (ar kablio) reakcijos jėga ir parodo svorį. Jei svarstyklės labai tikslios, jos rodys svorį, šiek tiek mažesnį nei 9,81 N.

Lygiai tas pat vyksta, kai ant svarstyklių padedamas ar pakabinamas kilogramas šieno. Tik šiuo atveju šieno tūris yra gerokai didesnis, nei švino, taigi Archimedo jėga bus didesnė, ir galutinis svoris – mažesnis.

Beje, jei ant svarstyklių yra būtent dedama, o ne kabinama, dar vienas efektas šiek tiek sumažina šieno svorį. Šieno masės centras beveik neabejotinai bus aukščiau, nei švino. Taigi šienas bus šiek tiek toliau nuo Žemės centro, tad ir jo svoris bus mažesnis. Tiesa, šis efektas yra žymiai žymiai menkesnis, nei Archimedo jėgos, todėl į jį tikrai galima neatsižvelgti.

Tai štai, išaiškinęs šią vaikystės laikų traumą, linkiu dažniau pamatyti stebuklus paprastuose dalykuose (©Keistuoliai).