Кажется, вопрос — детский. Конечно, они оба весят один килограмм! Но давайте добавим немного физики и посмотрим, как наш бытовой ответ «тает» на глазах.
Подвох 1: Плотность и сила Архимеда
Воздух — не пустота. У него есть плотность, и он давит на всё, что в нём находится. Вспомните Архимеда: любое тело, погружённое в газ или жидкость, теряет в вене ровно столько, сколько весит вытесненный им объём этого газа.
Вот ключевой момент: килограмм железа — это маленький, компактный брусок. Он вытесняет совсем немного воздуха. Килограмм воздуха — это огромный, наполненный газом куб со стороной чуть больше метра. Он вытесняет колоссальный объём... того же самого воздуха. Погружаясь в воздушную среду, этот килограмм воздуха испытывает гигантскую выталкивающую силу Архимеда.
Расчёт, который меняет всё
Представьте, что у вас есть идеальные весы в вакууме. Положите на чаши 1 кг железа и 1 кг воздуха. Стрелка будет на нуле. А теперь поместите эти весы в нашу атмосферу.
- Железо почти ничего не теряет — выталкивающая сила мизерна.
- Килограмм воздуха, по сути, «плавает» в себе подобном. Сила Архимеда, действующая на него, будет почти равна его собственному весу.
На обычных весах в воздухе килограмм воздуха покажет меньший вес, чем килограмм железа! Так что в реальных земных условиях килограмм железа будет «тяжелее».
Подвох 2: Где и как мы взвешиваем?
Всё решает среда. Если вы взвешиваете оба объекта в вакууме, где нет выталкивающей силы, они абсолютно равны. Если в воде — всё станет ещё интереснее: воздух в герметичном баллоне будет иметь огромную плавучесть, а железо почти её лишено.
Подвох 3: А если взять МНОГО воздуха?
Ирония в том, что, чтобы «уравновесить» на обычных весах 1 кг железа в воздухе, вам пришлось бы положить на другую чашу больше одного килограмма воздуха.
Итог: тяжесть — понятие относительное
Правильный ответ зависит от контекста:
- По массе (количество вещества) — они абсолютно одинаковы: 1 кг = 1 кг.
- По весу в земной атмосфере — килограмм железа тяжелее из-за большей архимедовой силы, действующей на объём воздуха.
- В вакууме — их вес снова сравняется.
Так что это не просто вопрос с подвохом. Это отличная иллюстрация, как наше повседневное ощущение «тяжести» сталкивается с фундаментальными законами физики. И да, следующий раз, держа в руках воздушный шарик, помните: его настоящий вес в вакууме гораздо больше, чем кажется!