Kütle
Kütle ve Ağırlık

Ayrıca bakınız: Kütle ve Ağırlık
Kütle, kilogram cinsinden ölçülebilen ve maddenin miktarı veya enerjisi ile ilgili bir büyüklüktür. Ağırlık ise kütleye etki eden kuvvetin büyüklüğüdür. Kütlenin birimi kilogramken, ağırlığın birimi kuvvet olduğu için Newton'dur.
Günlük kullanımda kütle ve ağırlık sıklıkla karıştırabilmektedir. Örneğin bir kişinin ağırlığı 75 kg olarak ifade edilebilir. Sabit bir kütleçekim alanında, bir nesnenin ağırlığı kütlesi ile orantılıdır ve bu iki kavram için aynı birimi kullanmak sorunsuz görülebilir ama Dünya'nın şeklinden dolayı, farklı yerlerinde kütleçekim alanındaki farklılıklardan dolayı bu ayrım, yaptığımız ölçümlerde tutarlılık sağlamamız için çok önemlidir. Sonuç olarak kütle(kilogram olarak ölçülen), bir nesnenin içsel bir özelliği anlamına gelirken, ağırlık(Newton cinsinden ölçülen), kütleçekim alanından etkilenip serbest düşmede kendi doğal seyrini yapan bir cismin kütleçekim alanından ne kadar etkilendiğini ölçer. Kütleçekim alanı ne kadar gücü olursa olsun, serbest düşmede cisimler cisimle beraber hareket eden bir gözlemci çerçevesinde ağırlıksızdır.
Ağırlık denilen kuvvetse, kütleye ve ona etki eden kütleçekim alanına bağlıdır. Örnek olarak, kütleçekim alanından dolayı meydana gelen serbest düşmeye maruz kalan bir cisim, sabit bir durumda olsa bile, bu kuvvet tarafından ivmelenmek isteyecektir ve bu da tartıda ölçüm yapabilmemizi sağlar. Etki eden kuvvet kullanılarak tartının göstergesinde kilogram ölçeğinde bu kuvvetin karşılık geleceği madde miktarı ölçülür. Dünya üzerinde kutuplarda ve ekvatorda aynı tartıda aynı insan tartının üzerine çıktığında farklı kilogram değerleri gözlemlenebilir, bu fark 70kglık bir insan için 1,5 kg civarındadır.
Ağırlık serbest düşme gibi durumlarda etken güçtür ve cisim bundan dolayı ivmelenmeye maruz kalır. Örneğin dünya üzerinde 50 kilogram kütleli bir nesne 491 Newton ağırlığa sahiptir. Bu da cisme serbest düşme sırasında etki eden kuvvettir. Aynı nesneyi Ay'ın yüzeyinde incelediğimizde kütlesi yine 50 kilogramdır fakat ağırlığı 81,5 Newton'dur. Çünkü Ay'ın oluşturduğu kütleçekim alanı, Dünya'nın oluşturduğu kütleçekim alanından zayıftır. Matematiksel olarak Dünya'nın yüzeyine yerleştirilmiş bir cismin ağırlığını W, kütlesini m, olarak kabul edersek W=mg formülünü kullanarak Dünya'nın yerçekimi ivmesini g=9,80665 olarak hesaplarız. Mekanik ivmelerin etkili olduğu diğer durumlarda da olduğu gibi kütle ile ivmenin çarpımı cisme etki eden net kuvveti verir. Asansörlerde, araçlarda, merkezcil kuvvetlerde ve benzeri mekanizmalarda(yüzeyden yukarı çıkan) yerçekimi etkilerine karşı direnç olduğu açıkça görülebilir. Bu direnç de maddenin eylemsizliği ile ilgilidir. Bunun gibi durumlarda cismin w ağırlığı için W = -ma denklemini kullanabiliriz.
Kütle maddeyle ilişkilidir; ama madde tanımı kütleden farklı olarak bilimde yetersizdir. Atomaltı ölçekte, sadece fermiyonlar değil aynı zamanda kuvvet taşıyıcı bozonlar da kütleye sahip olabilir. Sıradan bir maddenin durgun kütlesi değişmez kütle olarak tanımlanır. Özel görelilikte bazı durumlarda kütlenin hıza göre değişen bir özelliği varmış gibi anlatılabilir. Ama bu ölçümlenebilen bir olgu olmadığı ve enerji ve durgun kütleden türetildiği için artık birçok yerde kullanımından vazgeçilmiş bir tanımlamadır. Standart Model Parçacık Fiziğinde, kütle bazı modellerde temel parçacıklar için Higgs alanı olarak bilinen alan için ortaya çıkan bir özellik olarak tanımlanır. Gözlemlenebilir evrenin toplam kütlesinin bazı modellerde 1052kg ve 1053 kg arasında olduğu tahmin edilmektedir, bu da 1079 ve 1080 arasında protonun durağan kütlesine karşılık gelmektedir.