ما المعنى المادي لوزن الجسم. ما هي الكتلة وكيف نحسبها وكيف تختلف عن الوزن؟ ما هو الوزن
المفهوم الذي نعرفه منذ الطفولة المبكرة هو الكتلة. ومع ذلك ، في سياق الفيزياء ، ترتبط بعض الصعوبات بدراستها. لذلك ، من الضروري أن نحدد بوضوح كيف يمكن التعرف عليه؟ ولماذا لا يساوي الوزن؟
تحديد الكتلة
المعنى العلمي الطبيعي لهذه القيمة هو أنها تحدد كمية المادة الموجودة في الجسم. للدلالة عليه ، من المعتاد استخدامه حرف لاتينيم. وحدة القياس في النظام القياسي هي كيلوجرام. في المهام و الحياة اليوميةغالبًا ما تستخدم وخارج النظام: جرام وطن.
في مقرر الفيزياء المدرسية ، الإجابة على السؤال: "ما هي الكتلة؟" تعطى عند دراسة ظاهرة القصور الذاتي. ثم يتم تعريفها على أنها قدرة الجسم على مقاومة التغيير في سرعة حركته. لذلك ، تسمى الكتلة أيضًا بالخمول.
ما هو الوزن؟
أولاً ، إنها القوة ، أي المتجه. الكتلة عبارة عن وزن قياسي يتم تطبيقه دائمًا على دعامة أو تعليق ويتم توجيهه في نفس اتجاه قوة الجاذبية ، أي عموديًا نحو الأسفل.
تعتمد معادلة حساب الوزن على ما إذا كان هذا الدعم (التعليق) يتحرك. إذا كان النظام في وضع السكون ، فسيتم استخدام التعبير التالي:
P = م * ز ،حيث P (في المصادر الإنجليزيةيستخدم الحرف W) - وزن الجسم ، g - التسارع السقوط الحر... بالنسبة للأرض g ، من المعتاد أن تأخذ ما يعادل 9.8 م / ث 2.
يمكن اشتقاق صيغة الكتلة منه: م = ف / ز.
عند التحرك لأسفل ، أي في اتجاه الوزن ، تنخفض قيمته. لذلك ، تأخذ الصيغة الشكل:
P = م (ز - أ).هنا "أ" هو تسارع حركة النظام.
أي عندما تتساوى هاتان التسارعتان ، تُلاحظ حالة انعدام الوزن عندما يكون وزن الجسم صفرًا.
عندما يبدأ الجسم في التحرك إلى الأعلى ، يتحدثون عن زيادة الوزن. في هذه الحالة ، تحدث حالة الحمل الزائد. لأن وزن الجسم في ازدياد وستبدو صيغته كما يلي:
P = م (ز + أ).
كيف ترتبط الكتلة بالكثافة؟
حل. 800 كجم / م 3. من أجل استخدام الصيغة المعروفة بالفعل ، تحتاج إلى معرفة حجم البقعة. من السهل حساب ما إذا كنت تأخذ بقعة للأسطوانة. ثم ستكون صيغة الحجم على النحو التالي:
V = π * r 2 * ح.
علاوة على ذلك ، r هو نصف القطر ، و h ارتفاع الأسطوانة. ثم الحجم سيساوي 668794.88 م 3. الآن يمكنك عد الكتلة. سوف يتحول على النحو التالي: 535034904 كجم.
الجواب: كتلة النفط حوالي 535،036 طن.
المشكلة رقم 5.الحالة: - أطول كابل تليفون 15151 كم. ما كتلة النحاس التي دخلت في تصنيعه إذا كان المقطع العرضي للأسلاك يساوي 7.3 سم 2؟
حل. كثافة النحاس 8900 كجم / م 3. يتم تحديد الحجم بالصيغة التي تحتوي على ناتج منطقة القاعدة وارتفاع الأسطوانة (هنا طول الكابل). لكن عليك أولاً ترجمة هذه المنطقة إلى متر مربع... أي اقسم هذا الرقم على 10000. بعد الحسابات ، اتضح أن حجم الكابل بالكامل يساوي تقريبًا 11000 م 3.
الآن تحتاج إلى ضرب قيم الكثافة والحجم لمعرفة الكتلة. والنتيجة هي الرقم 97900000 كجم.
الجواب: كتلة النحاس 97900 طن.
مهمة أخرى تتعلق بالكتلة
رقم المشكلة 6.الحالة: أكبر شمعة تزن 89867 كجم وقطرها 2.59 م ما هو ارتفاعها؟
حل. كثافة الشمع 700 كجم / م 3. يجب إيجاد الارتفاع من أي ، يجب قسمة V على حاصل ضرب π ومربع نصف القطر.
ويتم حساب الحجم نفسه بالكتلة والكثافة. اتضح أنها تساوي 128.38 م 3. كان الارتفاع 24.38 م.
الإجابة: ارتفاع الشمعة 24.38 م.
حول الجوهر المادي للكتلة
Brusin SD ، Brusin L.D.
حاشية. ملاحظة. شرح الجوهر المادي للكتلة ، الذي قدمه نيوتن ، ويتضح أنه مشوه في الكتب المدرسية الحديثة كيان ماديالجماهير.
معامل وزنقدمه نيوتن لأول مرة وصيغ على النحو التالي: "كمية المادة (الكتلة) هي مقياس لذلك ، يتم ضبطها بما يتناسب مع كثافتها وحجمها"... تم تحديد كمية المادة مسبقًا عن طريق وزنها. ومع ذلك ، فمن المعروف ، على سبيل المثال ، أن نفس قطعة الذهب عند القطب تزن أكثر من وزنها عند خط الاستواء. لذلك ، فإن إدخال معلمة بسيطة تحدد بوضوح كمية المادة (الجوهر) في الجسم هي أعظم ميزة لعبقرية نيوتن. سمحت صياغة قوانين الحركة وتفاعل الأجسام.
أولاً ، يعرّف نيوتن مقدار حركة الجسم بما يتناسب مع كمية المادة (الكتلة) من الجسم ، ثم يحدد القصور الذاتي للجسم (يشير إلى تناسبه مع كتلة الجسم) بالصيغة التالية: القوة الفطرية للمادةهناك قدرة متأصلة للمقاومة ، والتي بموجبها يحافظ أي جسم منفصل ، بما أنه يُترك لنفسه ، على حالته من الراحة أو الحركة المستقيمة المنتظمة ". شكل هذا التعريف أساس قانون نيوتن الأول. سوف نولي اهتماما أن القصور الذاتي للجسم هو خاصية للمادة ، تتميز بكتلة الجسم.
وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، تؤثر كمية المادة (الكتلة) في الجسم على التسارع الذي يتلقاها الجسم بنفس القوة ، ووفقًا لقانون الجاذبية العام لنيوتن ، تنجذب جميع الأجسام لبعضها البعض بقوة يتناسب طرديا مع ناتج الكتل (كمية المادة) الأجسام ؛ تسمى هذه القوى قوى الجاذبية. أظهر كافنديش هذا القانون بشكل تجريبي لأي جسم. وبالتالي ، فإن نفس كتلة الجسم لها خصائص الجاذبية والقصور الذاتي (وفقًا لتعبير نيوتن ، هذا بسبب الخامسولدته قوة المادة).
الخامس العلم الحديثيتم إعطاء التعريف التالي للكتلة: "كتلة الجسم هي كمية فيزيائية هي مقياس لخصائصها بالقصور الذاتي والجاذبية." لا نعرف من ولماذا كان من الضروري تشويه المعنى المادي العميق والبسيط لمفهوم الكتلة ، الذي قدمه نيوتن (ليست الكتلة مقياسًا لخصائص القصور الذاتي للجسم ، ولكن يتم تحديد خصائص القصور الذاتي للجسم من كتلته). يجب أن يفهم مؤرخو العلوم هذه المسألة الهامة. أدى تشويه الجوهر المادي للكتلة إلى ما يلي:
1. ظهرت المفاهيم كتلة خاملةو كتلة الجاذبيةوقد تطلب الأمر جهدًا كبيرًا والعديد من التجارب من قبل Eotvos لإثبات المساواة بين كتل القصور الذاتي والجاذبية ، على الرغم من أن تعريف نيوتن للكتلة يظهر بوضوح أن هناك كتلة واحدة ، ولكن لها خصائص القصور الذاتي والجاذبية.
2. لسوء فهم الطبيعة الفيزيائية للمعلمات المرتبطة بسوء فهم الكتلة. على سبيل المثال ، لا يتألف جوهر كثافة الجسم من مقدار القصور الذاتي لكل وحدة حجم ، ولكن في كمية المادة (المادة) لكل وحدة حجم.
يتم إعطاء فهم خاطئ للجوهر المادي للكتلة في جميع الكتب المدرسية ، بما في ذلك الكتب المدرسية ، و الجيل الأصغر يسيء فهم الجوهر المادي للكتلة... لهذا السبب من الضروري تصحيح هذا الموقف من خلال إدخال التعريف أعلاه للكتلة الذي قدمه نيوتن في جميع الكتب المدرسية
المؤلفات:
1. نيوتن ، 1. "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" ،
م ، "علم" ، 1989 ، ص. 22
2. المرجع نفسه ، ص. 25
3. Detlaf AA، Yavorskiy BM Handbook of physics، M. "Science"، 1974، p. 36
الأسئلة الأساسية لمنهج الفيزياء (فصل دراسي واحد)
1. النمذجة في الفيزياء والتكنولوجيا. النماذج الفيزيائية والرياضية. مشكلة الدقة في النمذجة.
تُستخدم نماذج فيزيائية مختلفة لوصف حركة الأجسام ، اعتمادًا على ظروف مشاكل معينة. لا يمكن حل أي مشكلة جسدية تمامًا. احصل دائمًا على قيمة تقريبية.
2. حركة ميكانيكية. أنواع الحركة الميكانيكية. نقطة مادية. نظام مرجعي. متوسط السرعة. سرعة فورية. متوسط التسارع. تسريع فوري. السرعة والتسارع نقطة ماديةكمشتقات لنصف قطر المتجه فيما يتعلق بالوقت.
حركة ميكانيكية -تغير في موضع الأجسام (أو أجزاء الجسم) بالنسبة لبعضها البعض في الفضاء بمرور الوقت.
أنواع الحركة الميكانيكية:متعدية والتناوب.
النقطة المادية -جسم يمكن إهمال أبعاده في ظل هذه الظروف.
نظام مرجعي -مجموعة من أنظمة الإحداثيات والساعات.
متوسط السرعة -
سرعة فورية - 
تسارع متوسط وفوري - 
3. انحناء ونصف قطر انحناء المسار. التسارع الطبيعي والماسي. السرعة الزاوية والتسارع الزاوي كمتجه. اتصال السرعة الزاوية والتسارع الزاوي بالسرعات الخطية والتسارع لنقاط جسم دوار.
انحناء -درجة انحناء المنحنى المسطح. مقلوب الانحناء هو نصف قطر انحناء.
تسارع عادي: 
العجله عرضية:
السرعة الزاوية:
التسارع الزاوي: 
اتصال:
4. مفهوم الكتلة والقوة. قوانين نيوتن. الأطر المرجعية بالقصور الذاتي. تفرض عندما تتحرك نقطة مادية على طول مسار منحني.
وزن -الكمية الفيزيائية ، وهي إحدى الخصائص الرئيسية للمادة ، والتي تحدد خصائصها بالقصور الذاتي والجاذبية.
القوة -الكمية الفيزيائية المتجهة ، وهي مقياس لشدة التأثير على جسم معين من الأجسام الأخرى ، وكذلك الحقول.
قوانين نيوتن:
1. هناك أطر مرجعية من هذا القبيل ، بالنسبة للأجسام المتحركة متعدية الأطراف ، تحافظ على ثبات سرعتها ، إذا لم تعمل الهيئات الأخرى عليها أو تم تعويض عمل هذه الهيئات. مثل هذه الشركات - بالقصور الذاتي.
2. إن التسارع الذي يكتسبه الجسم يتناسب طرديًا مع ناتج جميع القوى المؤثرة على الجسم ، ويتناسب عكسًا مع كتلة الجسم: 
3. القوى التي تؤثر بها الأجسام على بعضها البعض ، من نفس الطبيعة ، متساوية في الحجم والاتجاه على طول خط مستقيم واحد في الاتجاه المعاكس: 
5. مركز كتلة نظام ميكانيكي وقانون حركته.
مركز الكتلة -نقطة تخيلية C ، يميز موقعها توزيع كتلة هذا النظام. 
6. الدافع. نظام معزول... القوى الخارجية والداخلية. قانون حفظ الزخم وعلاقته بتجانس الفضاء.
دفعة -مقدار الحركة ، وهو
نظام معزول -نظام ميكانيكي للأجسام ، لا تتأثر به قوى خارجية.
القوات تسمى التفاعلات بين النقاط المادية للنظام الميكانيكي داخلي.
القوات، يتم استدعاء الهيئات الخارجية التي تعمل على النقاط المادية للنظام خارجي.
الزخم لا يتغير بمرور الوقت: 
7. حركة جسم متغير الكتلة. الدفع النفاث. معادلة ميشيرسكي. معادلة تسيولكوفسكي.
حركة بعض الأجسام مصحوبة بتغيير في كتلتها ، على سبيل المثال ، تقل كتلة الصاروخ بسبب تدفق الغازات المتكونة أثناء احتراق الوقود.
قوة رد الفعل -القوة التي تنشأ نتيجة عمل الكتلة المتصلة (أو المنفصلة) على جسم معين.
معادلة ميشيرسكي: 
معادلة تسيولكوفسكي: 
،أين و -سرعة تدفق الغازات بالنسبة للصاروخ.
8. طاقة. أنواع الطاقة. عمل القوة وتعبيرها من خلال التكامل المنحني. الطاقة الحركية للنظام الميكانيكي وعلاقته بعمل القوى الخارجية والداخلية المطبقة على النظام. قوة. وحدات العمل والقوة.
طاقة- مقياس عالمي لمختلف أشكال الحركة والتفاعل. ترتبط أشكال مختلفة من الطاقة بأشكال مختلفة من حركة المادة: الميكانيكية ، الحرارية ، الكهرومغناطيسية ، النووية ، إلخ.
عمل القوة:
قوة:
وحدة العمل- الجول (J): 1 J - الشغل المبذول بقوة مقدارها 1 نيوتن على مسار 1 م (1 J = 1 نيوتن متر).
وحدة الطاقة -واط (W): 1 W هي القوة التي يتم بها تنفيذ 1 J من العمل خلال 1 ثانية (1 W = 1 J / s).
9. القوى المحافظة وغير المحافظة. الطاقة الكامنة في مجال الجاذبية المنتظم والمركزي. الطاقة الكامنة لنابض مشوه بشكل مرن.
القوات المحافظة -جميع القوى التي تعمل على جسيم من المجال المركزي: المرونة والجاذبية وغيرها. كل القوى غير المحافظة - غير متحفظ: قوى الاحتكاك.
10. قانون حفظ الطاقة وعلاقته بتجانس الزمن. قانون حفظ الطاقة الميكانيكية. تبديد الطاقة. قوى الانقسام.
قانون الحفاظ على الطاقة الميكانيكية: الخامس بين نظام الهيئات فقط تحفظاالقوى ، يتم الحفاظ على إجمالي الطاقة الميكانيكية ، أي أنها لا تتغير بمرور الوقت.
يرتبط قانون حفظ الطاقة الميكانيكية بـ توحيد الوقت.يتجلى تجانس الوقت في حقيقة أن القوانين الفيزيائية ثابتة فيما يتعلق باختيار أصل الزمن.
تبديد الطاقة -تنخفض الطاقة الميكانيكية تدريجياً بسبب التحول إلى أشكال أخرى (غير ميكانيكية) للطاقة.
قوى الانقسام- القوى التي تتناقص طاقتها الميكانيكية الكلية تحت تأثيرها على نظام ميكانيكي.
تعريف
في ميكانيكا نيوتن ، تسمى كتلة الجسم بالكمية الفيزيائية العددية ، وهي مقياس لخصائصها بالقصور الذاتي ومصدر لتفاعل الجاذبية. في الفيزياء الكلاسيكية ، تكون الكتلة إيجابية دائمًا.
وزن- القيمة المضافة ، والتي تعني: كتلة كل مجموعة من النقاط المادية (م) تساوي مجموع كتل جميع الأجزاء المنفصلة للنظام (م 1):
في الميكانيكا الكلاسيكية ، يعتبر:
- لا يعتمد وزن الجسم على حركة الجسم ، أو تأثير الأجسام الأخرى ، أو وضع الجسم ؛
- تحقق قانون الحفاظ على الكتلة: كتلة النظام الميكانيكي المغلق للأجسام لم تتغير بمرور الوقت.
كتلة خاملة
إن خاصية خمول نقطة مادية هي أنه إذا أثرت قوة خارجية على النقطة ، فإن لها تسارعًا محدودًا من حيث الحجم. إذا لم تكن هناك تأثيرات خارجية ، فعندئذٍ في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي يكون الجسم في حالة راحة أو يتحرك بشكل موحد ومستقيم. يدخل الكتلة في قانون نيوتن الثاني:
حيث تحدد الكتلة الخصائص الخاملة لنقطة مادية (كتلة خاملة).
كتلة الجاذبية
يتم تضمين كتلة نقطة مادية في قانون الجاذبية العامة ، بينما تحدد خصائص الجاذبية لنقطة معينة ، بينما تسمى كتلة الجاذبية (الثقيلة).
تم الحصول عليها تجريبيا أن نسب الخامل إلى كتل الجاذبية بالنسبة لجميع الأجسام هي نفسها. لذلك ، إذا اخترنا قيمة الجاذبية الثابتة بشكل صحيح ، فيمكننا الحصول على ذلك بالنسبة لأي جسم ، فإن الكتل الخاملة والجاذبية هي نفسها وترتبط بالجاذبية (F t) للجسم المحدد:
حيث g هي عجلة الجاذبية. إذا أجرينا ملاحظات في نفس النقطة ، فإن تسارع الجاذبية هو نفسه.
صيغة لحساب الكتلة من خلال كثافة الجسم
يمكن حساب وزن الجسم على النحو التالي:
أين هي كثافة مادة الجسم ، حيث يتم التكامل على حجم الجسم. إذا كان الجسم متجانسًا () ، فيمكن حساب الكتلة على النحو التالي:
الكتلة في النسبية الخاصة
في SRT ، الكتلة ثابتة ، ولكنها ليست مضافة. يتم تعريفه هنا على أنه:
حيث E هي إجمالي الطاقة لجسم حر ، و p هي زخم الجسم ، و c هي سرعة الضوء.
يتم تحديد الكتلة النسبية للجسيم من خلال الصيغة:
حيث m 0 هي كتل الجسيم الباقية ، و v هي سرعة الجسيم.
وحدة الكتلة الأساسية في النظام الدولي للوحدات هي: [م] = كجم.
في SGS: [م] = غرام.
أمثلة على حل المشكلات
مثال
يمارس.جسيمان يطيران باتجاه بعضهما البعض بسرعة تساوي v (السرعة قريبة من سرعة الضوء). عندما تصطدم ، يحدث تأثير غير مرن تمامًا. ما هي كتلة الجسيم التي تشكلت بعد الاصطدام؟ كتل الجسيمات قبل الاصطدام تساوي م.
حل.مع تصادم الجسيمات غير المرن تمامًا ، والذي كان له نفس الكتل والسرعة قبل الاصطدام ، يتشكل جسيم واحد في حالة سكون (الشكل 1) ، وتكون طاقته المتبقية مساوية لـ:
في حالتنا ، يتم الوفاء بقانون حفظ الطاقة الميكانيكية. الجسيمات لديها طاقة حركية فقط. حسب حالة المشكلة ، سرعة الجسيمات قريبة من سرعة الضوء ، إذن؟ نعمل بمفاهيم الميكانيكا النسبية:
حيث E 1 هي طاقة الجسيم الأول قبل الاصطدام ، و E 2 هي طاقة الجسيم الثاني قبل الاصطدام.
نكتب قانون حفظ الطاقة بالشكل:
من التعبير (1.3) يترتب على ذلك أن كتلة الجسيم الناتجة عن الاندماج تساوي:
مثال
يمارس.ما كتلة 2 م 3 من النحاس؟
علاوة على ذلك ، إذا كانت المادة (النحاس) معروفة ، فيمكنك باستخدام الكتاب المرجعي معرفة كثافتها. تعتبر كثافة النحاس مساوية لـ Cu = 8900 كجم / م 3. جميع الكميات معروفة للحساب. دعونا نجري الحسابات.
الكتلة (الكمية المادية) وزن، وهي كمية فيزيائية ، وهي إحدى الخصائص الرئيسية للمادة ، والتي تحدد خصائصها بالقصور الذاتي والجاذبية. وفقًا لذلك ، يتم التمييز بين الخامل والجاذبية (الثقيل ، الجاذبية) M.
تم تقديم مفهوم M. في الميكانيكا بواسطة I. نيوتن.في ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية ، تم تضمين M. في تعريف الزخم ( مقدار الحركة) للجسم: الزخم p يتناسب مع سرعة حركة الجسم v ،
ع = مف.
معامل التناسب - ثابت لقيمة معينة للجسم م - هو M. للجسم. يتم الحصول على تعريف مكافئ لـ M. من معادلة حركة الميكانيكا الكلاسيكية
و = أماه.
هنا M هو معامل التناسب بين القوة المؤثرة على الجسم وتسارع الجسم a التي تسببها. تحددها العلاقات (1) و (2) M. تسمى الكتلة بالقصور الذاتي ، أو الكتلة بالقصور الذاتي ؛ إنه يميز الخصائص الديناميكية للجسم ، وهو مقياس لقصور الجسم: بقوة ثابتة ، كلما زادت قوة M في الجسم ، قلت التسارع الذي يكتسبه ، أي كلما كانت حالة حركته أبطأ (كلما زادت التعطيل).
العمل على أجسام مختلفة بنفس القوة وقياس تسارعها ، من الممكن تحديد النسبة M. لهذه الأجسام: م 1
: م 2
: م 3
... = أ 1
: أ 2
: أ 3
... ؛ إذا تم أخذ أحد M كوحدة قياس ، يمكنك إيجاد M. لباقي الأجسام.
في نظرية الجاذبية لنيوتن ، يعمل M. في شكل مختلف - كمصدر لحقل الجاذبية. يخلق كل جسم مجال جاذبية يتناسب مع M في الجسم (ويختبر تأثير مجال الجاذبية الذي أنشأته أجسام أخرى ، وتتناسب قوته أيضًا مع M في الجسم). يتسبب هذا المجال في جذب أي جسم آخر لهذا الجسم بقوة محددة قانون نيوتن للجاذبية:
حيث r هي المسافة بين الأجسام ، G هي العالمية ثابت الجاذبية، صباحا 1
وم 2
- م.جذب الجثث. من الصيغة (3) ، من السهل الحصول على صيغة لـ الأوزان P لجسم كتلته m في مجال جاذبية الأرض:
P = م ز.
هنا g = G M / r 2
- تسارع السقوط الحر في مجال الجاذبية الأرضية ، و r »R - نصف قطر الأرض. م ، التي تحددها العلاقات (3) و (4) ، تسمى كتلة الجاذبية للجسم.
من حيث المبدأ ، لا يتبع المجال المغناطيسي ، الذي يخلق مجال الجاذبية ، من أي مكان ، أيضًا القصور الذاتي للجسم نفسه. ومع ذلك ، فقد أظهرت التجربة أن المجال المغناطيسي الخامل والمجال المغناطيسي للجاذبية يتناسبان مع بعضهما البعض (ومع الاختيار المعتاد لوحدات القياس ، فإنهما متساويان عدديًا). يسمى هذا القانون الأساسي للطبيعة مبدأ التكافؤ. يرتبط اكتشافه باسم G. جاليليو، الذي أثبت أن جميع الأجسام على الأرض تسقط بنفس التسارع. أ. اينشتاينوضع هذا المبدأ (الذي صاغه لأول مرة) كأساس النظرية العامةالنسبية (انظر. الجاذبية). تم تأسيس مبدأ التكافؤ تجريبياً بدقة عالية جداً. لأول مرة (1890-1906) تم إجراء فحص دقيق للمساواة بين المجال المغناطيسي الخامل والجاذبية بواسطة L. يوتفوس، والتي وجدت أن الخطأ م المتطابق ~ 10-8. في 1959-1964 قام الفيزيائيون الأمريكيون R. Dicke و R. Krotkov و P. Roll بتقليل الخطأ إلى 10-11 ، وفي عام 1971 علماء الفيزياء السوفييت VB Braginsky و VI Panov - حتى 10-12.
يسمح مبدأ التكافؤ بالتعريف الأكثر طبيعية للـ M. للجسم وزن.
في البداية ، تم اعتبار M. (على سبيل المثال ، من قبل نيوتن) كمقياس لكمية المادة. هذا التعريف له معنى واضح فقط لمقارنة الأجسام المتجانسة المبنية من نفس المادة. إنه يؤكد على إضافة M. - M. للجسم يساوي مجموع M. من أجزائه. يتناسب M للجسم المتجانس مع حجمه ، لذا يمكننا تقديم المفهوم كثافة- م وحدة حجم الجسم.
في الفيزياء الكلاسيكية ، كان يعتقد أن المجال المغناطيسي للجسم لا يتغير في أي عملية. يتوافق هذا مع قانون الحفظ لـ M. (المادة) التي اكتشفها M.V. لومونوسوفو أ. ل. لافوازييه... على وجه الخصوص ، أكد هذا القانون أن في أي تفاعل كيميائيمجموع M. من المكونات الأولية يساوي مجموع M. من المكونات النهائية.
اكتسب مفهوم M. معنى أعمق في ميكانيكا العروض الخاصة. أ. نظرية النسبية لأينشتاين (انظر. نظرية النسبية) ، مع الأخذ في الاعتبار حركة الأجسام (أو الجسيمات) بسرعات عالية جدًا - يمكن مقارنتها بسرعة الضوء بـ »3 × 1010 سم / ثانية. في الميكانيكا الجديدة - تسمى الميكانيكا النسبية - العلاقة بين الزخم وسرعة الجسيم تعطى بالعلاقة:
بسرعات منخفضة (v<< с
) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р
= mv
. Поэтому величину m
0
называют массой покоя, а М. движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэфф. пропорциональности между р
и v
:
مع الأخذ في الاعتبار ، على وجه الخصوص ، هذه الصيغة ، يقولون أن المجال المغناطيسي للجسيم (الجسم) ينمو مع زيادة سرعته. يجب أن تؤخذ هذه الزيادة النسبية في حجم الجسيم مع زيادة سرعته في الاعتبار عند التصميم مسرعات الجسيماتطاقات عالية. M من الراحة m 0 (M في الإطار المرجعي المرتبط بالجسيم) هي أهم خاصية داخلية للجسيم. جميع الجسيمات الأولية لها قيم محددة بدقة لـ m 0 متأصلة في نوع معين من الجسيمات.
وتجدر الإشارة إلى أنه في الميكانيكا النسبية ، فإن تعريف M. من معادلة الحركة (2) لا يعادل تعريف M. كمعامل تناسبي بين الزخم وسرعة الجسيم ، حيث يتوقف التسارع عن الموازاة. إلى القوة التي تسببت في ذلك ، وتبين أن M. تعتمد على اتجاه سرعة الجسيم.
وفقًا لنظرية النسبية ، يرتبط M للجسيم m بطاقته E من خلال النسبة:
م.باقي يحدد الطاقة الداخلية للجسيم - ما يسمى طاقة الراحة E 0 = م 0 ج 2
... وبالتالي ، ترتبط الطاقة دائمًا بـ M. (والعكس صحيح). لذلك ، بشكل منفصل (كما هو الحال في الفيزياء الكلاسيكية) ، لا يوجد قانون حفظ M. وقانون الحفاظ على الطاقة - تم دمجهما في قانون واحد لحفظ الطاقة الكلية (أي ، بما في ذلك الطاقة المتبقية للجسيمات) . الفصل التقريبي في قانون حفظ الطاقة وقانون الحفاظ على M. ممكن فقط في الفيزياء الكلاسيكية ، عندما تكون سرعات الجسيمات صغيرة (v<< с
) и не происходят процессы превращения частиц.
في الميكانيكا النسبية ، M. ليست خاصية مضافة للجسم. عندما يتحد جسيمان لتكوين حالة مستقرة مركبة واحدة ، يتم إطلاق فائض من الطاقة (يساوي طاقات السندات) DE ، والذي يتوافق مع M. Dm = DE / c 2
... لذلك ، فإن M لجسيم مركب أقل من مجموع M للجسيمات التي تشكله بالقيمة DE / s 2
(ما يسمى عيب في الكتلة). هذا التأثير واضح بشكل خاص في التفاعلات النووية... على سبيل المثال ، M. deuteron (د) أقل من مجموع M. بروتون (ع) ونيوترون (ن) ؛ عيب M. يرتبط Dm بالطاقة E g من كم جاما (g) ، التي يتم إنتاجها أثناء تكوين deuteron: p + n ® d + g ، E g = Dm c 2
... عيب في M. ، ينشأ أثناء تكوين جسيم مركب ، يعكس الارتباط العضوي بين M. والطاقة.
وحدة M. في نظام CGS للوحدات هي غرامو في النظام الدولي للوحدات SI - كيلوغرام... عادة ما يتم قياس ذرات وجزيئات M. وحدات الكتلة الذرية... من المعتاد التعبير عن حجم الجسيمات الأولية إما بوحدات من حجم الإلكترون m e ، أو بوحدات الطاقة ، مما يشير إلى الطاقة المتبقية للجسيم المقابل. إذن ، M. للإلكترون هو 0.511 MeV ، و M. للبروتون هو 1836.1 m e ، أو 938.2 MeV ، إلخ.
تعد طبيعة M. من أهم المشكلات التي لم يتم حلها في الفيزياء الحديثة. من المقبول عمومًا أن المجال المغناطيسي للجسيم الأولي يتم تحديده من خلال المجالات المرتبطة به (الكهرومغناطيسية والنووية وغيرها). ومع ذلك ، لم يتم إنشاء النظرية الكمية لـ M. لا توجد أيضًا نظرية تفسر سبب تشكيل M للجسيمات الأولية طيفًا منفصلاً من القيم ، وحتى أكثر من ذلك يسمح لك بتحديد هذا الطيف.
في الفيزياء الفلكية ، يتم تحديد المجال المغناطيسي للجسم الذي يخلق مجال الجاذبية من خلال ما يسمى نصف قطر الجاذبيةالجسم R gr = 2GM / s 2
... بسبب جاذبية الجاذبية ، لا يمكن لأي إشعاع ، بما في ذلك الضوء ، أن يخرج إلى ما وراء سطح جسم نصف قطره R £ R gr. ستكون النجوم بهذا الحجم غير مرئية ؛ لذلك تم تسميتهم " الثقوب السوداء". يجب أن تلعب هذه الأجرام السماوية دورًا مهمًا في الكون.
مضاء: Jemmer M. ، مفهوم الكتلة في الفيزياء الكلاسيكية والحديثة ، مترجم من الإنجليزية ، M. ، 1967 ؛ Khaikin S.E. ، الأسس الفيزيائية للميكانيكا ، M. ، 1963 ؛ كتاب ابتدائي للفيزياء ، حرره ج.س. لاندسبيرج ، الطبعة السابعة ، المجلد. 1 ، M. ، 1971.
Ya. A. Smorodinsky.
الموسوعة السوفيتية العظمى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .
شاهد ما هو "الكتلة (الكمية المادية)" في القواميس الأخرى:
- (lat.massa ، مضاء ، مقطوع ، مقطوع ، قطعة) ، جسدي. قيمة ، واحدة من أهم. قاسية على المادة ، والتي تحدد قصورها الذاتي وجاذبيتها. سانت فا. مفهوم "M." تم تقديمه إلى الميكانيكا بواسطة I.Newton في تعريف الدافع (عدد الحركة) للجسم ، فإن الدافع p متناسب ... ... موسوعة فيزيائية
- (lat.massa). 1) كمية المادة في الكائن ، بغض النظر عن شكله ؛ الجسم ، المادة. 2) في نزل: كمية كبيرة من شيء ما. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. Chudinov AN ، 1910. MASS 1) في الفيزياء ، المبلغ ... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية
- - 1) بالمعنى العلمي الطبيعي ، كمية المادة الموجودة في الجسم ؛ تسمى مقاومة الجسم للتغيير في حركته (القصور الذاتي) بالكتلة بالقصور الذاتي ؛ الوحدة الفيزيائية للكتلة هي الكتلة الخاملة 1 سم 3 من الماء ، أي 1 جم (جرام ... ... موسوعة فلسفية
وزن- (من وجهة النظر العادية) ، كمية المادة الموجودة في جسم معين ؛ التعريف الدقيق يتبع من القوانين الأساسية للميكانيكا. وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، "التغيير في الحركة يتناسب مع القوة المؤثرة وله ... ... موسوعة طبية عظيمة
فيز. القيمة التي تميز الديناميكية. sv va tepa. تم تضمينه في قانون نيوتن الثاني (وبالتالي ، هو مقياس لقصور الجسم). يساوي الجاذبية. الكتلة (انظر الوزن). القاموس الموسوعي المادي. م: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير أ ... موسوعة فيزيائية
- (وزن ثقيل) ، جسدي قيمة تميز الجسم كمصدر للجاذبية ؛ يساوي الكتلة الخاملة. (انظر الكتلة). القاموس الموسوعي المادي. م: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير A.M. Prokhorov. 1983 ... موسوعة فيزيائية
فيز. قيمة تساوي نسبة الكتلة إلى العدد في va. الوحدة M. م (في SI) كجم / مول. M = m / n ، حيث M M. m في kg / mol ، m هي الكتلة في va بالكيلوغرام ، العدد في va في المولات. القيمة العددية لـ M. m. ، Express. بالكيلوغرام / مول ، يساوي rel. الوزن الجزيئي مقسومًا على ... القاموس الموسوعي الكبير للفنون التطبيقية - القيمة والطابع المادي. كائنات أو ظواهر العالم المادي ، شائعة في العديد من الأشياء أو الظواهر في الصفات. الاحترام ولكن الفردية في الكميات. علاقة لكل منهم. على سبيل المثال ، الكتلة والطول والمساحة والحجم وقوة الكهرباء. الحالي F ... قاموس موسوعي كبير للفنون التطبيقية
