หน่วยน้ำหนัก มีอะไรบ้าง? เข้าใจหน่วยการชั่งและระบบหน่วยวัดน้ำหนัก

หน่วยน้ำหนักเป็นส่วนสำคัญของการวัดและการใช้งานในชีวิตประจำวันของมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นการชั่งน้ำหนักของวัตถุในครัวเรือน การคำนวณน้ำหนักของสินค้าสำหรับการขนส่ง หรือแม้แต่การคำนวณปริมาณส่วนประกอบในกระบวนการผลิตสินค้า ไปจนถึงการทำวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ในบทความนี้ เราจะสำรวจความหมายของหน่วยน้ำหนัก ระบบหน่วยน้ำหนักที่แตกต่างกัน รวมถึงวิธีการใช้งานในบริบทต่าง ๆ เพื่อให้ผู้อ่านได้เข้าใจและสามารถประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

น้ำหนัก คืออะไร?

น้ำหนัก (Weight) หมายถึง แรงที่วัตถุได้รับจากแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งวัดได้จากมวลของวัตถุและความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง หน่วยน้ำหนักเป็นค่าที่ใช้ในการบ่งบอกปริมาณของน้ำหนักของวัตถุ เพื่อให้สามารถทำการเปรียบเทียบหรือคำนวณได้ง่ายขึ้น

ในชีวิตประจำวัน เรามักใช้คำว่า “น้ำหนัก” เพื่ออ้างถึงความหนักของวัตถุ เช่น “ฉันหนัก 50 กิโลกรัม” หรือ “กระเป๋าใบนี้หนักมาก” ในบริบทนี้ น้ำหนักหมายถึงความรู้สึกถึงแรงที่วัตถุกระทำต่อเรา หรือแรงที่เราต้องใช้ในการยกวัตถุนั้น ๆ

น้ำหนักในทางวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์

ในทางวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์ น้ำหนัก (Weight) มีความหมายที่เฉพาะเจาะจงกว่า โดยหมายถึงแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง (Gravity) กระทำต่อมวล (Mass) ของวัตถุ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ น้ำหนักเป็นผลคูณของมวลของวัตถุกับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g)

สูตร: W = mg

โดยที่:

• W คือ น้ำหนัก (หน่วย: นิวตัน – N)
• m คือ มวล (หน่วย: กิโลกรัม – kg)
• g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (บนโลกมีค่าประมาณ 9.81 m/s²)

จากสูตรนี้ เราจะเห็นว่าน้ำหนักของวัตถุจะขึ้นอยู่กับทั้งมวลของวัตถุและค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ดังนั้น วัตถุที่มีมวลเท่ากันจะมีน้ำหนักต่างกันบนดาวเคราะห์ที่มีแรงโน้มถ่วงต่างกัน เช่น วัตถุหนัก 1 กิโลกรัมบนโลก จะมีน้ำหนักน้อยกว่า 1 กิโลกรัมบนดวงจันทร์ เนื่องจากดวงจันทร์มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก

ความแตกต่างระหว่างมวลและน้ำหนัก

มักมีความสับสนระหว่างคำว่า “มวล” และ “น้ำหนัก” เนื่องจากในชีวิตประจำวันเรามักใช้สองคำนี้แทนกันได้ แต่ในทางวิทยาศาสตร์ มีความแตกต่างที่สำคัญดังนี้:

มวล (Mass) คือปริมาณที่บ่งบอกถึงปริมาณของสสารในวัตถุ มีค่าคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงตามสถานที่ เช่น มวลของคนๆ หนึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าเขาจะอยู่บนโลก บนดวงจันทร์ หรือในอวกาศ หน่วยของมวลในระบบ SI คือ กิโลกรัม (kg)

น้ำหนัก (Weight) คือแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงกระทำต่อมวล มีค่าเปลี่ยนแปลงตามความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง เช่น คนๆ หนึ่งจะมีน้ำหนักต่างกันบนโลกและบนดวงจันทร์ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของทั้งสองแห่งไม่เท่ากัน หน่วยของน้ำหนักในระบบ SI คือ นิวตัน (N)

ระบบหน่วยน้ำหนัก

มีการใช้หน่วยน้ำหนักหลายระบบทั่วโลก แต่ระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ ระบบ SI (International System of Units) ซึ่งมีหน่วยพื้นฐานคือ นิวตัน (N) นอกจากนี้ยังมีหน่วยอื่นๆ ที่ใช้กันทั่วไป ดังนี้

ระบบ SI หรือ ระบบเมตริก (Metric System)

นิวตัน (N): เป็นหน่วยวัดแรงในระบบ SI ซึ่งรวมถึงน้ำหนัก 1 นิวตันเท่ากับแรงที่ทำให้มวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 1 เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง (1 N = 1 kg⋅m/s²)

กิโลกรัม (kg): ในชีวิตประจำวัน เรามักใช้กิโลกรัมเป็นหน่วยวัดน้ำหนัก แต่ในทางฟิสิกส์ กิโลกรัมเป็นหน่วยวัดมวล อย่างไรก็ตาม เราสามารถแปลงหน่วยจากกิโลกรัมเป็นนิวตันได้โดยใช้สูตร W = mg

ระบบอังกฤษ (Imperial System):

ปอนด์ (lb): เป็นหน่วยวัดน้ำหนักที่ใช้กันในสหรัฐอเมริกาและบางประเทศที่เคยเป็นอาณานิคมของอังกฤษ 1 ปอนด์มีค่าประมาณ 0.4536 กิโลกรัม

ออนซ์ (oz): เป็นหน่วยย่อยของปอนด์ 1 ปอนด์มีค่าเท่ากับ 16 ออนซ์

หน่วยอื่นๆ:

• กรัม (g): เป็นหน่วยย่อยของกิโลกรัม 1 กิโลกรัมเท่ากับ 1000 กรัม
• มิลลิกรัม (mg): เป็นหน่วยย่อยของกรัม 1 กรัมเท่ากับ 1000 มิลลิกรัม
• ตัน (tonne หรือ metric ton): เป็นหน่วยวัดน้ำหนักขนาดใหญ่ 1 ตันเท่ากับ 1000 กิโลกรัม
• ชอร์ตตัน (short ton): ใช้ในสหรัฐอเมริกา 1 ชอร์ตตันเท่ากับ 2000 ปอนด์ หรือประมาณ 907.18 กิโลกรัม
• ลองตัน (long ton): ใช้ในสหราชอาณาจักร 1 ลองตันเท่ากับ 2240 ปอนด์ หรือประมาณ 1016.05 กิโลกรัม

เครื่องมือวัดน้ำหนัก

มีเครื่องมือหลายประเภทที่ใช้ในการวัดน้ำหนัก ขึ้นอยู่กับความแม่นยำและช่วงน้ำหนักที่ต้องการวัด:

เครื่องชั่งแบบสปริง (Spring scale): ใช้สปริงในการวัดแรงที่เกิดจากน้ำหนักของวัตถุ เหมาะสำหรับการวัดน้ำหนักทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น การชั่งน้ำหนักคน หรือสิ่งของต่างๆ

เครื่องชั่งแบบคาน (Balance scale): ใช้หลักการเปรียบเทียบน้ำหนักของวัตถุกับน้ำหนักมาตรฐาน เหมาะสำหรับการวัดน้ำหนักที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์

เครื่องชั่งดิจิทัล (Digital scale): ใช้เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ในการวัดน้ำหนัก มีความแม่นยำสูงและแสดงผลเป็นตัวเลข เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำและความสะดวก เช่น การชั่งน้ำหนักอาหาร หรือสิ่งของที่มีมูลค่าสูง

โหลดเซลล์ (Load cell): เป็นเซ็นเซอร์ที่แปลงแรงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การชั่งน้ำหนักรถบรรทุก หรือเครื่องจักร