Kilogram stali czy piór? Rozwiązanie fizycznej zagadki

co jest cięższe kilogram piór czy kilogram stali
Rate this post

Aktualizacja: 08.11.2026.

Kilogram stali i kilogram piór mają taką samą masę: dokładnie 1 kg. W próżni ich ciężar również jest równy. W powietrzu pióra mogą dać mniejszy odczyt, ponieważ wypierają go więcej, a siła wyporu zmniejsza nacisk na wagę. Przy założonej objętości wypartego powietrza 751 cm³ dla piór i 127 cm³ dla stali proste przeliczenie daje około 999,10 g i 999,85 g. Waga wzorcowana według masy konwencjonalnej pokaże inny wynik.

PrzypadekObjętość wypieranego powietrzaOdczyt po prostym odjęciu wyporu
1 kg stali127 cm³około 999,85 g
1 kg piór — przykład obliczeniowy751 cm³około 999,10 g

Co jest cięższe: kilogram stali czy kilogram piór? Odpowiedź w próżni i intuicja

W próżni żaden z nich nie jest cięższy: oba ciała mają masę 1 kg, a przy tym samym przyspieszeniu grawitacyjnym — taki sam ciężar. Masa jest skalarną wielkością mierzoną w kilogramach, natomiast siła jest wielkością wektorową mierzoną w niutonach. Kilogram nie jest jednostką siły. Definicję kilograma opartą na stałej Plancka (h = 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J·s) podaje BIPM; obowiązuje ona od 20 maja 2019 r.

Masa a ciężar – dlaczego te dwa pojęcia są nagminnie mylone?

Masa pozostaje taka sama w różnych miejscach, natomiast ciężar zależy od grawitacji i opisuje go wzór F = m·g. Przy g ≈ 9,81 m/s² kilogram ma ciężar około 9,81 N, czyli w przybliżeniu 1 kgf. Wartość normalną przyspieszenia ziemskiego, 980,665 cm/s² (9,80665 m/s²), przyjęła Generalna Konferencja Miar w 1901 r. Na Księżycu przyspieszenie wynosi 1,62 m/s², więc ten sam kilogram ma tam ciężar około 1,62 N. Waga sprężynowa, także łazienkowa, mierzy siłę przez odkształcenie sprężyny. Waga kuchenna mierzy nacisk na szalkę, a elektronika przelicza go na masę.

Dowiedź się również:  Jak działa odkurzacz na Orlenie?

Haczyk w ziemskiej atmosferze: jak prawo Archimedesa zmienia wynik ważenia?

Powietrze wypycha każde ciało ku górze siłą równą ciężarowi wypartego powietrza — tak działa prawo Archimedesa. Kilogram piór zajmuje większą objętość niż kilogram stali, dlatego wypór silniej zmniejsza jego pozorny ciężar. Dwie bryły o tej samej objętości zanurzone w tej samej cieczy doznają takiego samego wyporu, niezależnie od materiału. Wypór zależy od iloczynu gęstości cieczy i wypartej objętości: w gęstszej cieczy do uzyskania takiego samego wyporu wystarczy mniejsza objętość, a dwukrotnie większa objętość równoważy dwukrotnie mniejszą gęstość. Przyjęta tu gęstość powietrza to 1,2 kg/m³; rzeczywista wartość zależy m.in. od warunków atmosferycznych. Przyjęte objętości wynikają z gęstości: według Tech WP (za IFLScience) keratyna ma około 1,3 g/cm³, a stal około 7,86 g/cm³, co dla 1 kg daje około 751 cm³ i 127 cm³. Wysoka próżnia ogranicza wpływ wyporu na wynik. W dokładnych pomiarach nieuwzględniony wypór może być największym źródłem błędu.

Schemat: masa stali i piór w próżni, w powietrzu oraz na wadze wzorcowanej według masy konwencjonalnej
Wyliczenia z artykułu dla objętości 127 cm³ i 751 cm³ oraz gęstości powietrza 1,2 kg/m³.

Matematyczne starcie na wadze: obliczamy siłę wyporu dla stali i piór

Obliczenia: siła wyporu wynosi Fw = ρpow · V · g, a masa wypartego powietrza mw = ρpow · V. Orientacyjny odczyt obliczamy ze wzoru 1000 g − ρpow · V · 1000 g/kg, gdy gęstość podano w kg/m³, a objętość w m³. Dla stali: 1,2 kg/m³ × 0,000127 m³ = 0,0001524 kg; po pomnożeniu przez 1000 otrzymujemy 0,1524 g, więc odczyt wynosi 999,8476 g, czyli około 999,85 g. Dla piór: 1,2 kg/m³ × 0,000751 m³ = 0,0009012 kg; to 0,9012 g, więc odczyt wynosi 999,0988 g, czyli około 999,10 g. Są to przykłady dla założonych objętości, a nie uniwersalna wartość dla piór. Poprawkę na wypór można zastosować do danych pomiarowych. Przy jej wyznaczaniu kluczowa jest objętość całego ważonego zespołu, nie zawsze tylko samej próbki.

Dowiedź się również:  Oprysk z drożdży na ogórki

To nie jest jeszcze wskazanie wagi wzorcowanej według masy konwencjonalnej. OIML R111 przyjmuje, jak sprawdziliśmy, dla wzorców odniesienia gęstość 8000 kg/m³ oraz warunki 20°C i gęstość powietrza 1,2 kg/m³. Przy prawdziwej masie 1 kg wskazanie oblicza się ze wzoru mwsk = m(1 − ρpow/ρciała)/(1 − ρpow/8000). Dla objętości z tabeli przeliczyliśmy to na około 999,998 g dla stali i 999,25 g dla piór. Korekta zależy od objętości ciała i wzorca; stosuje się ją do wyniku pomiaru, gdy wymagana jest odpowiednia dokładność.

Ostrzeżenie: Pominięcie wyporu może zniekształcić precyzyjny pomiar; w tym przykładzie różnica prostych odczytów wynosi około 0,75 g. To wyliczenie zakłada stałą gęstość powietrza 1,2 kg/m³ i przyjęte objętości.

Co spadnie szybciej: pióro czy moneta? Lekcja fizyki w rurze próżniowej

W próżni pióro i moneta spadają z takim samym przyspieszeniem. W powietrzu ich ruch różni się ze względu na opór.

Wskazówka eksperta 2026: Aby uniknąć błędu pomiarowego sięgającego w obliczeniach około 0,75 g, nie pomijaj siły wyporu powietrza podczas ważenia ciał o dużej objętości. Dla precyzyjnego wyniku zastosuj poprawkę według wzoru 1000 g − ρ_pow · V · 1000 g/kg, przyjmując gęstość powietrza 1,2 kg/m³ oraz objętość całego ważonego zespołu. Pozwoli to skorygować zaniżony odczyt, który przy objętości 751 cm³ dla 1 kg piór wynosi około 999,10 g, a dla 127 cm³ stali około 999,85 g.

Najczęściej zadawane pytania

Czy kilogram piór i kilogram stali ważą tyle samo?

Mają tę samą masę, ale w powietrzu pióra mogą dać mniejszy odczyt z powodu większego wyporu.

Co waży więcej w próżni?

Żadne: przy tej samej masie i lokalnym g ciężar obu wynosi około 9,81 N.

Dowiedź się również:  Kontener sanitarny na wynajem – kiedy się opłaca i jak go wybrać?

Dlaczego waga pokazuje różne wyniki?

Wypór zależy od objętości, a wskazanie także od kalibracji i gęstości wzorca.

Ile wynosi różnica w przykładzie?

Około 0,75 g przy prostym odjęciu wyporu; wynik zależy od założonych objętości i gęstości powietrza.

Czy kilogram zmienia się w zależności od miejsca?

Nie, zmienia się ciężar. Dla tej samej masy 1 kg siła zależy od lokalnego g.

Czy pióro spada wolniej od monety?

W powietrzu zwykle tak, z powodu oporu; w próżni oba spadają z takim samym przyspieszeniem.

Źródła i weryfikacja danych 2026

Data weryfikacji: 2026-11-08.

Dane sprawdzono 8 listopada 2026 r. Przeliczyliśmy wypór i masę konwencjonalną ze wzorów, przy jawnych założeniach objętości, temperatury i gęstości powietrza. Wymagania metrologiczne przytoczono według OIML R111.

Weryfikacja opiera się na rozróżnieniu masy, ciężaru i siły, na przytoczonych zasadach OIML R111 oraz na obliczeniach dla jawnie podanych objętości 127 cm³ i 751 cm³ oraz gęstości powietrza 1,2 kg/m³. Sprawdzono spójność jednostek: objętość w równaniu z gęstością w kg/m³ zapisano w m³, a wynik w kilogramach przeliczono na gramy. Kryteria oceny to zgodność jednostek, uwzględnienie wyporu oraz rozróżnienie prostego odczytu od masy konwencjonalnej. Nie wykonywano fizycznego ważenia próbek; wyniki są obliczeniami dla podanych założeń.

Tekst opiera się na tych dokumentach i opracowaniach:

Krystian Możejko – redaktor serwisu warsztatdomowy.pl, specjalizującego się w tematyce budowlano-remontowej. Od lat interesuje się nowoczesnymi technologiami, materiałami i praktycznymi rozwiązaniami ułatwiającymi prace remontowe. Na łamach portalu dzieli się wiedzą, poradami i inspiracjami, pomagając czytelnikom w sprawnym planowaniu i realizacji remontów. Stawia na rzetelność informacji i praktyczne podejście, dzięki czemu artykuły trafiają zarówno do majsterkowiczów, jak i osób korzystających z usług profesjonalnych ekip.

1 comment

Opublikuj komentarz

Najchętniej wybierane poradniki