Logo sommerfugl

fredag den 22. august 2014

Et kilo bly er tungere end et kilo fjer!


Et klassisk drille-spørgsmål, nærmest en gåde, lyder:
Hvad er tungest, et kilo bly eller et kilo fjer?
Fælden er jo at tænke på bly som meget tungt, og fjer som noget meget let. Det uigennemtænkte svar kan derfor lyde at bly er det tungeste, og dette kan korrekses ved at påpege at når spørgsmålet forudsætter et kilo af hvert stof, må svaret nødvendigvis være at vægten er den samme. Snydt. Nåh ja!

Men er det virkelig så enkelt? Hvordan kan vi afgøre dette? Ved et forsøg.

Første punkt må være at sikre et entydigt grundlag, ved at konstatere det er hensigtsmæssigt at bruge massen som målestok, i stedet for den resulterende kraft i et tyngdefelt. Vægten af fjer må være det grundlæggende materiale, uden at begynde at medregne vægten af den luft som der er inden i fjerenes hulrum. For sammenligningens skyld kan fjerene presses sammen til en terning, som bliver nogle gange større end den af bly. Det er også meget nemmere at håndtere en kompakt terning af hver.

Andet punkt må være hvordan vi sammenligner vægten. Den enkle og gode løsning må være en balancevægt, med to skåle. Hvis den ene skål indeholder en større vægt end den anden, vil den synke nedad. Altså lægger vi bly på den ene side, og fjer på den anden. Og så bliver det overraskende resultat at bly faktisk giver et udslag på vægten, ved at metallet tynger sin side ned. Der skal tilføjes små lodder på fjerenes side for at opnå balance.

Hvordan kan det nu være? Det er jo samme masse, og dermed skulle det indlysende resultat være en perfekt balance. Og det er ikke fordi der er fusket med vægten eller hvad der bliver vejet. Mystisk.

En rejse til toppen af Mount Everest vil give et lignende resultat, bortset fra at der ikke skal så megen ekstra vægt på fjer-siden til for at få balance. Hvis vi nu fortsætter op, og rejser til Månen, opnår vi endelig det forventede resultat, at et kilo bly er i balance med et kilo fjer. Hvorfor var det ikke sådan på Jorden?

Løsningen kan ses ved at lave forsøget under vand, tilbage på Jorden. Så vil blyklodsen være markant tungere end fjerene, på samme måde som et blylod går til bunds mens en træklods af samme vægt normalt vil flyde på overfladen. Når det er i vand, er det jo åbenlyst at forskellen er opdrift, på grund af at de to materialer har en meget forskellig massefylde. Vægten af hver side bliver reduceret med vægten af den mængde vand som bliver fortrængt. Da bly har en høj vægtfylde, skal der suppleres med vægt på fjerenes side, for at kompensere for det fortrængte vand.

Tilsvarende i atmosfærisk luft. Der er ingen principiel forskel om opdrift i luft og vand, bortset fra at vand har en meget højere massefylde. Et illustrativt eksempel ville være at sammenligne et kilo bly med et kilo helium eller brint. Hvis den lette gasart er i en stor ballon, har den så stor opdrift at et kilo brint kan løfte et kilo bly fra jorden, men udelukkende på grund af den opdrift som ballonen giver ved at fortrænge en masse af den noget tungere almindelige luft.

Summa summarum er det nødvendigt at forholde sig til det praktiske, i stedet for at tro på den simple logiske løsning. Under normale omstændigheder vejer et kilo bly lidt mere end et kilo fjer, også uden at se på den psykologiske side.

Så fælden er jo at lade være med at tænke tingene igennem.


Logo sommerfugl