Förstå fysiska termer och känna till definitioner av kvantiteter spelar en viktig roll i studiet av olika lagar och för att lösa problem inom fysiken. Ett av de grundläggande begreppen är begreppet kroppsmassa. Låt oss titta närmare på frågan: vad är kroppsvikt?
Historia
Med hänsyn till den moderna synen på fysik är det säkert att säga att en kropps massa är en egenskap som visar sig under rörelse, under interaktionen mellan verkliga objekt, såväl som under atomära och nukleära transformationer. Men denna förståelse av massa tog form ganska nyligen, bokstavligen under de första decennierna av 1900-talet, tack vare relativitetsteorin skapad av Einstein.
När vi återvänder till historien, minns vi att vissa filosofer från det antika Grekland trodde att rörelse inte existerade, så det fanns inget begrepp om kroppsmassa. Ändå fanns det ett begrepp om kroppsvikt. För att göra detta räcker det med att påminna om Arkimedes lag. Vikt är relaterat till kroppsvikt. De har dock inte samma värde.
BI den moderna eran, tack vare verk av Descartes, Galileo och särskilt Newton, bildades begreppen om två olika massor:
- inertial;
- gravitation.
Som det visade sig senare, har båda typerna av kroppsmassa samma värde, vilket till sin natur är karakteristiskt för alla föremål omkring oss.
Inertial
Apropå tröghetsmassa, många fysiker börjar ge en formel för Newtons andra lag, där kraft, kroppsmassa och acceleration är sammankopplade i en likhet. Det finns dock ett mer fundament alt uttryck från vilket Newton själv formulerade sin lag. Det handlar om mängden rörelse.
I fysiken förstås momentum som ett värde lika med produkten av kroppsmassan m och hastigheten för dess rörelse i rymden v, det vill säga:
p=mv
För alla kroppar är värdena p och v vektorvariabler för egenskapen. Värdet m är någon koefficientkonstant för den betraktade kroppen, som förbinder p och v. Ju större denna koefficient, desto större blir värdet av p vid konstant hastighet och desto svårare är det att stoppa rörelsen. Det vill säga en kropps massa är ett kännetecken för dess tröghetsegenskaper.
Med det skrivna uttrycket för p fick Newton sin berömda lag, som matematiskt beskriver förändringen i momentum. Det uttrycks vanligtvis i följande form:
F=ma
Här är F kraften som verkar på en kropp med massan m och ger den en acceleration a. Som ii det föregående uttrycket är massan m proportionalitetsfaktorn mellan de två vektoregenskaperna. Ju större kroppen är, desto svårare är det att ändra dess hastighet (mindre än a) med hjälp av en konstant verkande kraft F.
Gravity
Genom historien har mänskligheten följt himlen, stjärnorna och planeterna. Som ett resultat av många observationer på 1600-talet formulerade Isaac Newton sin lag om universell gravitation. Enligt denna lag attraheras två massiva objekt till varandra i proportion till två konstanter M1 och M2 och omvänt proportionell mot kvadraten av avståndet R mellan dem, det vill säga:
F=GM1 M2 / R2
Här är G gravitationskonstanten. Konstanterna M1 och M2 kallas gravitationsmassorna för interagerande objekt.
Därmed är en kropps gravitationsmassa ett mått på attraktionskraften mellan verkliga objekt, vilket inte har något att göra med tröghetsmassan.
Kroppsvikt och massa
Om uttrycket ovan tillämpas på tyngdkraften på vår planet, så kan följande formel skrivas:
F=mg, där g=GM / R2
Här är M och R massan av vår planet respektive dess radie. Värdet på g är accelerationen av fritt fall som är bekant för varje skolbarn. Bokstaven m betecknar kroppens gravitationsmassa. Denna formel låter dig beräkna attraktionskraften från jorden för en kropp med en massa på m.
Enligt Newtons tredje lag måste kraften F varaär lika med reaktionen av stödet N på vilket kroppen vilar. Denna jämlikhet tillåter oss att introducera en ny fysisk kvantitet - vikt. Vikt är kraften med vilken kroppen sträcker upp fjädringen eller trycker på ett visst stöd.
Många människor som inte är bekanta med fysik skiljer inte på begreppen vikt och massa. Samtidigt är det helt olika värderingar. De mäts i olika enheter (massa i kilogram, vikt i newton). Dessutom är vikt inte en egenskap hos kroppen, men massa är det. Icke desto mindre kan du beräkna massan av en kropp m, genom att känna till dess vikt P. Detta görs med följande formel:
m=P / g
Mass är en enda egenskap
Det noterades ovan att massan av en kropp kan vara gravitationell och tröghet. När han utvecklade sin relativitetsteori utgick Albert Einstein från antagandet att de markerade typerna av massa representerar samma egenskap hos materia.
Hittills har många mätningar av båda typerna av kroppsmassor utförts i olika situationer. Alla dessa mätningar ledde till slutsatsen att gravitations- och tröghetsmassorna sammanfaller med varandra med noggrannheten hos de instrument som användes för att bestämma dem.
Den snabba utvecklingen av kärnenergi i mitten av förra seklet fördjupade förståelsen av begreppet massa, som visade sig vara relaterat till energi genom ljusets hastighetskonstant. En kropps energi och massa är en manifestation av någon enda essens av materia.
