질량의 측정

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<그림 22> 질량은 어떻게 측정하는가

 

 

실제로 질량을 측정하는 데는 천칭을 사용한다. 질량이 무게에 비례하는 것을 이용하여, 질량을 측정하려는 물체의 무게를 이미 질량을 알고 있는 저울추의 무게와 비교하여 그 물체의 질량을 잰다(그림 22).

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보통은 그보다도 용수철저울 등을 사용하여 무게를 측정하고 간접적으로 질량을 구하는 일이 많다. 이미 말했듯이 용수철저울은 무게, 즉 중력의 크기를 재는 장치다. 그리고 무게는 <수식 3-2>(mg= W)에 제시돼 있듯이 질량과 중력가속도의 크기를 곱한 값과 같다. 중력가속도는 일정하며 980㎝/(초)2이므로, 무게로부터 질량이 쉽게 구해진다. 1g의 질량의 물체에는 980dyne의 중력이 작용하는 셈인데, 이것은 또 1g중(重)의 무게라고도 부른다.

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천칭도 용수철저울도 중력을 이용하고는 있지만, 한쪽은 질량을, 다른 쪽은 무게를 재고 있다는 것에 다시 한 번 유의하기 바란다. 장소를 바꾸어 중력의 크기가 바뀌었을 때 천칭의 바늘은 움직이지 않지만, 용수철저울이 가리키는 눈금이 바뀐다는 것은 말할 나위도 없다.

 

 

가설, 원리, 법칙

여기서 가설, 원리, 법칙 따위의 용어를 설명해 두겠다.

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원리는 수학의 공리(公理)에 대응하고, 법칙은 정리(定理)에 대응한다. 정리는 공리에 의하여 증명되는 것인데 공리는 증명돼야 할 것이 아니라 성립이 요청되는 것이다. 이를테면 유클리드 기하학에 있어서 평행선의 공리 「주어진 직선 외의 한 점을 지나 이 직선에 평행인 직선은 단 하나를 그을 수 있다」는 다른 공리로부터 유도할 수 없고, 또 이것을 다른 내용의 공리로 바꿔 놓으면 비유클리드 기하학이 만들어진다.

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그리고 각각의 수학 이론에 있어서 공리계(公理系)가 서로 모순되지 않게 선택돼 있는지, 또 공리계의 모순이 없다는 증명이 가능한지, 이것은 지극히 심오한 문제다.

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물리학의 법칙은 현상으로부터 이끌어지는 것인데, 가설은 직접 현상으로부터 이끌어지는 것이 아니고 법칙을 설명하고 기초를 부여하는 것으로서, 가설이 확실하다고 간주됐을 때 원리라고 불린다. 따라서 통상 운동의 법칙, 만유인력의 법칙 따위로 불리는 것은 바르게는 운동의 원리, 만유인력의 가설 따위로 불려야 마땅한 것이다.

 

 

 

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