За тела, намиращи се в гравитационното поле на Земята и разположени относително близо до нейната повърхност, според втория закон на Нютон масата и теглото са свързани със следната формула:
където е силата на тежестта (теглото), а е гравитационното ускорение при свободно падане към повърхността на Земята, означавано за краткост като земно ускорение.
Маса и тегло
Въпреки че в ежедневието думите маса и тегло са взаимнозаменими, те представляват две принципно различни понятия и величини. За практически нужди, с разумно приближение (отчитайки хомогенно и постоянно гравитационно поле на повърхността на Земята) може да се счита, че теглото е право пропорционално на масата. Например, ако тяло А тежи 10 пъти повече от тяло В, то масата на тяло А е 10 пъти по-голяма от тази на тяло В.
Във физиката смесването на тези два термина е недопустимо, масата представлява скалар, а теглото като всяка сила е вектор. Мерните единици са също различни – теглото се измерва в нютони (N), а масата – в килограми (kg). Разликите стават очевидни, когато се намесят гравитационни полета на други небесни тела. Така например на повърхността на Луната гравитационното притегляне е шест пъти по-слабо от това на Земята. На Земята човек с маса 60 kg тежи приблизително 600 N, а на Луната той ще тежи само 100 N, но масата му ще си остане 60 kg.
В Нютоновататеория за гравитацията, гравитационното ускорение на телата е правопропорционално на тяхната маса и обратнопропорционално на квадрата от разстоянието между тях. Гравитационното ускорение на повърхността на космически тела, различни от Земята, може да се определи по формулата:[1]
където:
gr – относително гравитационно ускорение, спрямо земното (9,81 m/s2);
mr – относителна маса на небесното тяло, спрямо земната (5,9736×1024 kg);
rr – относителен радиус на небесното тяло, спрямо земния (6372,796 km).
Относителното гравитационно ускорение () на повърхността на телата в Слънчевата система, в сравнение със земното, е:
Относително гравитационно ускорение () на повърхността на телата в Слънчевата система
Превръщането става използвайки втория закон на Нютон в общ вид: т.е. силата е равна на масата, умножена по ускорението. В случая силата е теглото, а ускорението е гравитационното ускорение, което за Земята е приблизително 9,8 m/s².