Масата е физичко значење. За физичката суштина на масовните - кореспондентни електронски конференции. Маса во специјалната релативност

Маса (физичка вредност) Тежина, физичката количина, една од главните карактеристики на материјата, која ги одредува нејзините инерцијални и гравитациони својства. Според тоа, M. е инертен, а M. гравитациски (тежок, гравитирачки).

Концептот на М. беше воведен во механиката на И. Њутн.Во класичната механика на Њутн, М. е вклучен во дефиницијата за импулс ( моментум) тело: моментумот p е пропорционален на брзината на телото v,

p = m.v.

Коефициентот на пропорционалност - константна вредност m за дадено тело - е M. на телото. Од равенката на движење на класичната механика се добива еквивалентна дефиниција за M

f = ма.

Овде M. е коефициентот на пропорционалност помеѓу силата што дејствува на телото f и забрзувањето на телото предизвикано од него a. Масата дефинирана со односите (1) и (2) се нарекува инерцијална маса, или инерцијална маса; ги карактеризира динамичките својства на телото, е мерка за инертноста на телото: при постојана сила, колку е поголема М. на телото, толку помало забрзување стекнува, односно побавно се менува состојбата на неговото движење. (колку е поголема неговата инерција).

Дејствувајќи на различни тела со иста сила и мерејќи ги нивните забрзувања, може да се одредат односите на M. на овие тела: m 1 :м 2 :м 3 ... = а 1 : а 2 : а 3 ...; ако за мерна единица се земе едно од M., може да се најде M. на преостанатите тела.

Во Њутновата теорија за гравитација, магнетизмот се појавува во поинаква форма - како извор на гравитационото поле. Секое тело создава гравитационо поле пропорционално на M. на телото (и на него влијае гравитационото поле создадено од други тела, чија јачина е исто така пропорционална на телата M.). Ова поле предизвикува привлекување на кое било друго тело кон ова тело со сила одредена од Њутновиот закон за гравитација:

каде r е растојанието помеѓу телата, G е универзалното гравитациска константа, м 1 и м 2 ‒ M. привлекување тела. Од формулата (3) лесно се добива формула за ТежинаР тела со маса m во Земјиното гравитационо поле:

P \u003d m g.

Тука g = G M / r 2 ‒ забрзување слободен падво Земјиното гравитационо поле, а r » R е радиусот на Земјата. Масата одредена со односите (3) и (4) се нарекува гравитациона маса на телото.

Во принцип, од никаде не произлегува дека магнетизмот, кој создава гравитационо поле, ја одредува и инерцијата на истото тело. Сепак, искуството покажа дека инерцијалниот магнетизам и гравитациониот магнетизам се пропорционални еден на друг (и со вообичаениот избор на мерни единици, тие се бројчано еднакви). Овој основен закон на природата се нарекува принцип на еквивалентност. Неговото откритие е поврзано со името на Г. Галилеја, кој утврдил дека сите тела на Земјата паѓаат со исто забрзување. НО. Ајнштајнстави го овој принцип (прв формулиран од него) во основа општа теоријарелативност (сп. гравитација). Принципот на еквивалентност е воспоставен експериментално со многу висока точност. За прв пат (1890-1906), прецизна проверка на еднаквоста на инертниот и гравитациониот магнетизам беше извршена од Л. Eötvös, кој откри дека М. одговара со грешка од ~ 10-8 . Во 1959–64 американските физичари R. Dicke, R. Krotkov и P. Roll ја намалија грешката на 10-11, а во 1971 г. Советски физичариВ. Б. Брагински и В. И. Панов - до 10-12.

Принципот на еквивалентност овозможува најприродно да се определи M. на телото мерење.

Првично, масата се сметаше (на пример, од Њутн) како мерка за количината на материјата. Таквата дефиниција има јасно значење само за споредување на хомогени тела изградени од ист материјал. Ја нагласува адитивноста на M. ‒ M. на телото е еднаква на збирот на M. на неговите делови. Масата на хомогено тело е пропорционална на неговиот волумен, така што можеме да го воведеме концептот густина‒ M. единици за волумен на телото.

Во класичната физика, се веруваше дека М. на телото не се менува во ниту еден процес. Ова одговараше на законот за зачувување на материјата (супстанцијата), откриен од М.В. Ломоносови А.Л. Лавоазие. Конкретно, овој закон наведе дека во која било хемиска реакцијазбирот на M. на почетните компоненти е еднаков на збирот на M. на крајните компоненти.

Концептот на М. има стекнато подлабоко значење во механиката на специјалните. А. Ајнштајновата теорија на релативноста (види. Теорија на релативност), кој го разгледува движењето на телата (или честичките) со многу големи брзини - споредливи со брзината на светлината со » 3 × 1010 cm/s. Во новата механика - таа се нарекува релативистичка механика - односот помеѓу импулсот и брзината на честичката е даден со:

При мали брзини (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 :

Имајќи ја на ум оваа формула, особено, тие велат дека импулсот на честичката (телото) се зголемува со зголемување на нејзината брзина. Таквото релативистичко зголемување на импулсот на честичката како што се зголемува нејзината брзина мора да се земе предвид при дизајнирање акцелератори на честичкивисоки енергии. M. одмор m 0 (M. во референтната рамка поврзана со честичката) е најважната внатрешна карактеристика на честичката. Сите елементарни честички имаат строго дефинирани вредности од m 0 својствени за овој вид на честички.

Треба да се забележи дека во релативистичката механика дефиницијата на M. од равенката на движење (2) не е еквивалентна на дефиницијата на M. како фактор на пропорционалност помеѓу импулсот и брзината на честичката, бидејќи забрзувањето престанува да биде паралелно со силата што ја предизвикала, а M. излегува дека зависи од насоката на брзината на честичката.

Според теоријата на релативност, импулсот на честичката m е поврзан со нејзината енергија E со односот:

M. одмор ја одредува внатрешната енергија на честичката - таканаречената енергија на одмор E 0 \u003d m 0 c 2 . Така, енергијата е секогаш поврзана со М. (и обратно). Затоа, не постои посебен (како во класичната физика) закон за зачувување на M. и закон за зачувување на енергијата - тие се споени во единствен закон за зачувување на вкупната (т.е., вклучувајќи ја и останатата енергија на честичките) енергија. Приближна поделба на законот за зачувување на енергијата и законот за зачувување на магнетизмот е можна само во класичната физика, кога брзините на честичките се мали (v<< с ) и не происходят процессы превращения частиц.

Во релативистичката механика, магнетизмот не е адитивна карактеристика на телото. Кога две честички се соединуваат за да формираат една сложена стабилна состојба, вишок на енергија (еднаков на врзувачка енергија) DE , што одговара на M. Dm = DE / s 2 . Според тоа, M. на композитна честичка е помала од збирот на M. на честичките што ја формираат со вредноста DE / s 2 (т.н масовен дефект). Овој ефект е особено изразен кај нуклеарни реакции. На пример, M. на деутрон (d) е помал од збирот на M. на протон (p) и неутрон (n); дефектот M. Dm е поврзан со енергијата E g на гама квантот (g) произведена за време на формирањето на деутрон: p + n ® d + g, E g \u003d Dm c 2 . Дефектот на М., кој се јавува при формирање на композитна честичка, ја одразува органската поврзаност на М. и енергијата.

Единицата на M. во CGS системот на единици е грам, и во Меѓународен систем на единициСИ - килограм. Масата на атомите и молекулите обично се мери во единици на атомска маса. Масата на елементарните честички обично се изразува или во единиците на масата на електронот m e, или во енергетските единици, што ја покажува енергијата на одмор на соодветната честичка. Значи, M. на електрон е 0,511 MeV, M. на протон е 1836,1 meV, или 938,2 MeV, итн.

Природата на математиката е еден од најважните нерешени проблеми на модерната физика. Општо е прифатено дека магнетизмот на елементарната честичка се одредува според полињата поврзани со неа (електромагнетни, нуклеарни и други). Сепак, сè уште не е создадена квантитативната теорија на М. Исто така, не постои теорија која објаснува зошто M. на елементарните честички формираат дискретен спектар на вредности, а уште повеќе што дозволува да се одреди овој спектар.

Во астрофизиката, магнетизмот на телото што создава гравитационо поле го одредува т.н. радиус на гравитацијатела R gr = 2GM/c 2 . Поради гравитациската привлечност, ниту едно зрачење, вклучително и светлината, не може да оди надвор, надвор од површината на тело со радиус R £ R gr. Ѕвездите со оваа големина би биле невидливи; така биле повикани црни дупки“. Таквите небесни тела мора да играат важна улога во универзумот.

Лит.: Џамер М., Концептот на масата во класичната и модерната физика, преведен од англиски, М., 1967 година; Каикин С. Е., физички основи на механиката, М., 1963; Основен учебник по физика, уреден од Г. С. Ландсберг, седмо издание, том 1, М., 1971 година.

Смородински.

Голема советска енциклопедија. - М.: Советска енциклопедија. 1969-1978 .

Погледнете што е „Маса (физичка количина)“ во другите речници:

- (лат. massa, лит. грутка, грутка, парче), физички. вредност, еден од har to материјата, што ги одредува нејзините инерцијални и гравитациони сили. св. Концептот на "М." беше воведен во механиката од И. Њутн во дефиницијата на импулсот (бројот на движење) на моментумот на телото p пропорционален. ... ... Физичка енциклопедија

- (лат. massa). 1) количината на супстанцијата во предметот, без оглед на формата; тело, материја. 2) во хостелот: значителна количина на нешто. Речник на странски зборови вклучен во рускиот јазик. Чудинов А.Н., 1910. МАСА 1) во физиката, количина ... ... Речник на странски зборови на рускиот јазик

- - 1) во природна научна смисла, количината на материја содржана во телото; отпорноста на телото на промена на неговото движење (инерција) се нарекува инерцијална маса; физичката единица за маса е инертната маса од 1 cm3 вода, што е 1 g (грам ... ... Филозофска енциклопедија

ТЕЖИНА- (во обичниот поглед), количината на супстанција содржана во дадено тело; точната дефиниција произлегува од основните закони на механиката. Според вториот закон на Њутн, „промената на движењето е пропорционална на делувачката сила и има ... ... Голема медицинска енциклопедија

Физ. вредноста што ја карактеризира динамиката. св ва тепа. I. m. е вклучен во вториот Њутнов закон (и, според тоа, е мерка за инерција на телото). Еднакво на гравитацијата. маса (види МАСА). Физички енциклопедиски речник. Москва: Советска енциклопедија. Главниот уредник А... Физичка енциклопедија

- (тешка маса), физичка. вредност што ја карактеризира моќта на телото како извор на гравитација; еднаква на инерцијалната маса. (види МАСА). Физички енциклопедиски речник. Москва: Советска енциклопедија. Главен уредник А.М.Прохоров. 1983 година... Физичка енциклопедија

Физ. вредност еднаква на односот на масата за броење во VA. Единица M. m. (во SI) kg / mol. M \u003d m / n, каде што M M. m. во kg / mol, m е масата во va во kg, n е бројот во va во молови. Нумеричка вредност M. m., vyraz. во kg / mol, подеднакво се однесува. молекуларната тежина поделена со... Голем енциклопедиски политехнички речник - големина, карактер ка физички. предмети или појави на материјалниот свет, заеднички за многу предмети или појави како квалитети. однос, но индивидуално во количини. однос за секој од нив. На пример, маса, должина, површина, волумен, електрична енергија. сегашниот F ... Голем енциклопедиски политехнички речник

ЗА ФИЗИЧКАТА СУШТИНА НА МАСАТА

Брусин С.Д., Брусин Л.Д.

[заштитена е-пошта]

прибелешка. Физичката суштина на масата, дадена од Њутн, е објаснета и се покажува дека физичката суштина на масата е искривена во современите учебници.

Параметар Тежинапрвпат воведен од Њутн и формулиран на следниов начин: „Количината на материјата (масата) е мерка за тоа, утврдена пропорционално на нејзината густина и волумен“. Количеството на една супстанција претходно се одредуваше со нејзино мерење. Меѓутоа, познато е, на пример, дека истото парче злато тежи повеќе на полот отколку на екваторот. Затоа, воведувањето на едноставен параметар кој јасно ја одредува количината на материја (супстанција) во телото е најголемата заслуга на генијалноста на Њутн. Тоа дозволи формулира закони за движење и заемно дејство на телата.

Прво, Њутн го дефинира моментумот на телото како пропорционален на количината на материјата (масата) на телото, а потоа ја дефинира инерцијата на телото (што укажува на неговата пропорционалност со масата на телото) во следната формулација: Вродена сила на материјатае способноста на отпор својствена за неа, според која секое тело, бидејќи е оставено само на себе, ја одржува својата состојба на мирување или рамномерно праволиниско движење. Оваа дефиниција ја формираше основата на првиот Њутнов закон. Ќе обрнеме внимание дека инерцијата на телото е својство на материјата, која се карактеризира со масата на телото.

Во согласност со Њутновиот закон II, количината на материјата (масата) на телото влијае на забрзувањето кое телото го прима со иста сила, а во согласност со Њутновиот закон за универзална гравитација, сите тела се привлекуваат едно кон друго со сила која е директно пропорционален на производот на масите (количината на материја) тела; овие сили се нарекуваат гравитациони сили. Експериментално, овој закон за сите тела го покажа Кевендиш. Така, истата телесна маса има гравитациски и инерцијални својства (според Њутн, ова се должи на вороден од силата на материјата).

Во современата наука е дадена следнава дефиниција за масата: „Масата на телото е физичка големина што е мерка за неговите инерцијални и гравитациони својства“. Не знаеме кој и зошто требаше да го изопачи длабокото и едноставно физичко значење на концептот за маса дадено од Њутн (не масата е мерка за инерцијалните својства на телото, туку инерцијалните својства на телото се одредуваат според неговата маса ). Историчарите на науката треба да го средат ова важно прашање. Искривувањето на физичката суштина на масата доведе до следново:

1. Се појавија концепти инерцијална масаи гравитациона маса,и беа потребни значителни напори и бројни експерименти од Еотвос за да се докаже еднаквоста на инерцијалните и гравитационите маси, иако дефиницијата за маса дадена од Њутн јасно покажува дека масата е една, но има инерцијални и гравитациони својства.

2. До погрешно разбирање на физичката природа на параметрите поврзани со неразбирање на масата. На пример, суштината на густината на телото не е количината на инерција по единица волумен, туку количината на материја (супстанција) по единица волумен.

Погрешно разбирање на физичката суштина на масата е дадено во сите учебници, вклучително и училишните учебници, и растечката генерација погрешно ја перцепира физичката суштина на масите. Значи потребно е да се поправи оваа ситуација со воведување во сите учебници горната дефиниција за маса дадена од Њутн

Литература:

1. Њутн, I. „Математички принципи на природната филозофија“,

М., „Наука“, 1989, стр. 22

2. Исто, стр. 25

3. А. А. Детлаф и Б. М. Јаворски, Прирачник за физика, М. Наука, 1974 година, стр. 36

Концептот со кој сме запознаени од раното детство е масата. А сепак, во текот на физиката, некои тешкотии се поврзани со нејзиното проучување. Затоа, потребно е јасно да се дефинира како може да се препознае? И зошто тоа не е еднакво на тежина?

Одредување на маса

Природното научно значење на оваа количина е тоа што ја одредува количината на материјата што се содржи во телото. За неговото означување, вообичаено е да се користи латинската буква m. Мерната единица во стандардниот систем е килограм. Во задачите и секојдневниот живот, често се користат и надвор од системот: грамови и тони.

На училишен курс по физика, одговорот на прашањето: „Што е маса? дадени во проучувањето на феноменот на инерција. Потоа се дефинира како способност на телото да се спротивстави на промената на брзината на неговото движење. Затоа, масата се нарекува и инертна.

Што е тежина?

Прво, тоа е сила, односно вектор. Масата, од друга страна, е скаларна тежина секогаш прикачена на потпора или суспензија и насочена во иста насока како и гравитацијата, односно вертикално надолу.

Формулата за пресметување на тежината зависи од тоа дали оваа потпора (суспензија) се движи. Кога системот е во мирување, се користи следниов израз:

P \u003d m * g,каде што P (во англиските извори се користи буквата W) е тежината на телото, g е забрзувањето на слободниот пад. За земјата, g обично се зема еднакво на 9,8 m / s 2.

Формулата за маса може да се изведе од неа: m = P / g.

При движење надолу, односно во насока на тежината, неговата вредност се намалува. Значи формулата ја добива формата:

P \u003d m (g - a).Овде „а“ е забрзувањето на системот.

Односно, кога овие две забрзувања се еднакви, се забележува состојба на бестежинска состојба кога тежината на телото е нула.

Кога телото почнува да се движи нагоре, тие зборуваат за зголемување на тежината. Во оваа ситуација, се јавува состојба на преоптоварување. Бидејќи телесната тежина се зголемува, а нејзината формула ќе изгледа вака:

P \u003d m (g + a).

Како масата е поврзана со густината?

Одлука. 800 kg/m 3 . За да ја користите веќе познатата формула, треба да го знаете обемот на дамката. Лесно е да се пресмета ако го земеме местото за цилиндар. Тогаш формулата за волумен ќе биде:

V = π * r 2 * h.

Покрај тоа, r е радиусот, а h е висината на цилиндерот. Тогаш волуменот ќе биде еднаков на 668794,88 m 3. Сега можете да ја пресметате масата. Ќе испадне вака: 535034904 кг.

Одговор: масата на нафтата е приближно еднаква на 535036 тони.

Задача број 5.Состојба: Должината на најдолгиот телефонски кабел е 15151 km. Колкава е масата на бакар што влегла во неговото производство, ако пресекот на жиците е 7,3 cm 2?

Одлука. Густината на бакарот е 8900 kg/m 3 . Волуменот се наоѓа со формула која го содржи производот од површината на основата и висината (тука, должината на кабелот) на цилиндерот. Но, прво треба да ја претворите оваа област во квадратни метри. Односно, поделете го овој број со 10000. По пресметките, излегува дека волуменот на целиот кабел е приближно еднаков на 11000 m 3.

Сега треба да ги помножиме вредностите на густината и волуменот за да дознаеме на што е еднаква масата. Резултатот е бројот 97900000 kg.

Одговор: масата на бакар е 97900 тони.

Друго прашање поврзано со масата

Задача број 6.Состојба: Најголемата свеќа со тежина од 89867 кг имала дијаметар од 2,59 м Која била нејзината висина?

Одлука. Густина на восок - 700 kg / m 3. Висината ќе треба да се најде од Тоа е, V мора да се подели со производот од π и квадратот на радиусот.

И самиот волумен се пресметува по маса и густина. Излегува дека е еднакво на 128,38 m 3. Висината беше 24,38 m.

Одговор: висината на свеќата е 24,38 m.

Дефиниција

Во Њутновата механика, телесната маса е скаларна физичка големина, која е мерка за нејзините инерцијални својства и извор на гравитациска интеракција. Во класичната физика, масата е секогаш позитивна количина.

Тежина- адитивна количина, што значи: масата на секое множество материјални точки (m) е еднаква на збирот на масите на сите одделни делови на системот (m i):

Во класичната механика, се зема предвид:

• масата на телото не зависи од движењето на телото, од влијанието на другите тела, локацијата на телото;
• законот за зачувување на масата е исполнет: масата на затворениот механички систем на тела е константна во времето.

инерцијална маса

Својството на инерцијата на материјалната точка е дека ако на точката дејствува надворешна сила, тогаш таа има конечно забрзување во апсолутна вредност. Ако нема надворешни влијанија, тогаш во инерцијалната референтна рамка телото е во мирување или се движи рамномерно и праволиниско. Масата е вклучена во вториот закон на Њутн:

каде масата ги одредува инерцијалните својства на материјалната точка (инерцијална маса).

гравитациона маса

Масата на материјалната точка е вклучена во законот за универзална гравитација, додека тој ги определува гравитационите својства на дадена точка, а во исто време се нарекува и гравитациона (тешка) маса.

Емпириски е добиено дека за сите тела односот на инерцијалните и гравитационите маси се исти. Затоа, ако правилно ја избереме вредноста на постојаната гравитација, тогаш можеме да добиеме дека за кое било тело инерцијалните и гравитационите маси се исти и се поврзани со силата на гравитација (F t) на избраното тело:

каде g е забрзувањето на слободниот пад. Ако се вршат набљудувања во истата точка, тогаш забрзувањата на слободниот пад се исти.

Формула за пресметување на масата преку густината на телото

Телесната тежина може да се пресмета како:

каде е густината на телесната супстанција, каде што интеграцијата се врши над волуменот на телото. Ако телото е хомогено (), тогаш масата може да се пресмета како:

Маса во специјалната релативност

Во SRT, масата е непроменлива, но не и адитивна. Овде е дефинирано како:

каде што E е вкупната енергија на слободното тело, p е моментумот на телото, c е брзината на светлината.

Релативистичката маса на честичката се одредува со формулата:

каде m 0 е масата на мирување на честичката, v е брзината на честичката.

Основната единица за маса во системот SI е: [m]=kg.

Во GHS: [m]=gr.

Примери за решавање проблеми

Пример

Вежбајте.Две честички летаат една кон друга со брзини еднакви на v (брзината е блиску до брзината на светлината). Кога ќе се судрат, доаѓа до целосно нееластичен удар. Колкава е масата на честичката што настанала по судирот? Масите на честичките пред судирот се еднакви на m.

Одлука.Со апсолутно нееластичен судир на честички кои имале исти маси и брзини пред ударот, се формира една честичка во мирување (сл. 1), чија енергија на одмор е еднаква на:

Во нашиот случај, законот за зачувување на механичката енергија е исполнет. Честичките имаат само кинетичка енергија. Според состојбата на проблемот, брзината на честичките е блиску до брзината на светлината, значи? работиме со концептите на релативистичка механика:

каде што Е 1 е енергијата на првата честичка пред ударот, Е 2 е енергијата на втората честичка пред ударот.

Ние го пишуваме законот за зачувување на енергијата во форма:

Од изразот (1.3) произлегува дека масата на честичката добиена како резултат на спојувањето е еднаква на:

Пример

Вежбајте.Колкава е масата на 2m 3 бакар?

Покрај тоа, ако супстанцијата (бакар) е позната, тогаш е можно да се најде нејзината густина со помош на референтна книга. Густината на бакарот ќе се смета за еднаква на Cu =8900 kg/m 3 . За пресметката се познати сите количини. Ајде да ги направиме пресметките.