Масса
Масса, в физике — скалярная величина, свойственная любой материальной системе, и определяющая свойства той — в механических, энергетических и гравитационных взаимодействиях.
Обычно обозначается строчной латинской буквой m .
Содержание
Единицы измерения массы [ править ]
Единицей измерения массы в системе СИ является килограмм. В гауссовой системе масса измеряется в граммах. В атомной физике принято сопоставлять меру массы с атомной единицей массы, в физике твердого тела — с массой электрона; в физике высоких энергий массу измеряют в электронвольтах. Кроме этих единиц человечество исторически применяло огромное разнообразие единиц-эталонов массы, не уясняя различия между массой физического тела и его ве́сом на уровне моря. В отдельных сферах деятельности поныне используются такие исторические единицы, например: фунт, унция, карат, тонна и так далее. В астрономии единицей для сравнения масс небесных тел служит масса Солнца.
Виды массы [ править ]
Строго говоря, существует две различные величины, которые имеют общее название «масса»:
- Инертная масса характеризует способность тела сопротивляться изменению состояния его движения под действием силы. При условии, что сила одинакова, объект с меньшей массой легче изменяет состояние движения, чем объект с большей массой. Инертная масса фигурирует в упрощенной форме второго закона Ньютона, а также в формуле для определения импульса тела в классической механике.
- Гравитационная масса (тяжёлая масса [1] ) характеризует интенсивность взаимодействия тела с гравитационным полем. Она фигурирует в ньютоновском законе всемирного тяготения.
Хотя инертная масса и гравитационная масса является концептуально разными понятиями, все известные на сегодняшний день эксперименты свидетельствуют, что эти две массы пропорциональны между собой. Это позволяет построить систему единиц так, чтобы единица измерения всех трех масс была одна и та же, и все они были равны между собой. Практически все системы единиц построены по этому принципу.
В общей теории относительности инертная и гравитационная массы считаются полностью эквивалентными.
Уравнение [ править ]
Как мера инертности тела, масса входит во второй закон Ньютона, записанный в упрощенном виде (для случая постоянной массы):
Масса элементарных частиц [ править ]
Масса — точнее, масса покоя — является важной характеристикой элементарных частиц. Вопрос о том, какими причинами обусловлены те значения массы частиц, что наблюдаются на опыте, является важной проблемой физики элементарных частиц. Так, например, масса нейтрона несколько больше массы протона, что обусловлено разницей во взаимодействии кварков, из формирующих эти частицы. Примерное равенство масс некоторых частиц позволяет объединять их в группы, трактуя как различные состояния одной общей частицы с различными значениями изотопического спина.
Масса тела. Единицы массы
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Масса тела. Единицы массы»
Масса тела. Единицы массы
Привести большую массу в движение довольно сложно.
Но если это удается, то, порой, её просто не остановить.
Данная тема посвящена одной из самых важных физических величин – массе.
Ранее рассматривалась тема взаимодействие тел. В рамках этой темы было установлено, что тела действуют друг на друга и это действие не может быть односторонним. Только взаимодействие может заставить тела изменить свою скорость. Скорость тел может меняться по-разному. Если столкнуть большой и маленький шарик из одинакового материала, то большой шарик приобретет скорость, значительно меньшую, чем маленький. При выстреле из ружья, пуля достигает значительно большей скорости, чем ружье или при выстреле из пушки, ядро приобретает значительно большую скорость, чем пушка.
Если толкнуть груженую и не груженую тележки с абсолютно одинаковым усилием, то груженая тележка наберет меньшую скорость.
Это означает, что груженая тележка более инертна. Существует количественная мера инертности тел. Эта мера называется массой. То есть, масса – это количественная мера инертности тел. Именно по скоростям, приобретенным после взаимодействия тел, можно судить о соотношении их масс. Если поместить перегнутую металлическую пластину между гружёной и негружёной тележками, а затем отпустить её, давая ей возможность распрямиться, то в результате взаимодействия пластины с тележками скорость груженой тележки составила 2 м/с, а скорость негруженой тележки – 4 м/с. Это значит, что масса груженой тележки вдвое больше массы не груженой.
Таким образом, соотношение масс тел обратно пропорционально соотношению приобретенных ими скоростей:
Массу обозначают латинской буквой m и в системе СИ её измеряют в килограммах (кг).
Что такое килограмм? Что принято за единицу массы?
Килограмм – это масса эталона, который изготовлен из сплава двух достаточно дорогих металлов: иридия и платины. Международный эталон килограмма хранится во Франции, в городе Севр, который находится рядом с Парижем. Именно в сравнении с этим эталоном и определяется масса тел. С данного эталона было снято более сорока точнейших копий и разослано в разные страны мира. В частности, копия номер двенадцать хранится в Санкт-Петербурге, в институте метрологии имени Д.И. Менделеева.
Все тела, окружающие нас имеют самую разную массу. Например, масса муравья во много раз меньше массы человека, в то же время, масса человека ничтожно мала по сравнению с массой Земли, а масса Земли, в свою очередь, очень мала по сравнению с массой Солнца и так далее.
Поэтому, на практике применяются различные единицы измерения массы. Например, одна тонна (т) равна тысяче килограммов. В тоннах целесообразно измерять массу вагона поезда. К внесистемной единице массы относится центнер (ц) – это сто килограммов. В центнерах иногда измеряют массу крупных животных. Также существует единица измерения, в тысячу раз меньше, чем килограмм – это грамм (г). Эти единицы измерения применяются к малым массам, например, к яблоку. Одна миллионная доля килограмма называется миллиграмм (мг). Такие единицы используются в случаях, когда речь идет о малых массах и при этом нужна высокая точность. Например, в миллиграммах можно измерить массу осадка или раствора.
Как же измеряют массу?
Массу измеряют с помощью весов. Весы бывают самые разные: транспортные, медицинские, аналитические, электронные и другие виды.
Например, электронными весами чаще всего пользуются в магазинах, то есть для взвешивания масс от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов. Аналитические весы используют в тех случаях, когда нужна высокая точность: например, при измерении массы муравья. Также, высокая точность измерений нужна в химии: даже несколько десятых грамма того или иного вещества могут сыграть существенную роль, поэтому, такие весы измеряют массу с точностью до одной десятитысячной грамма. Поэтому, эти весы закрываются специальными задвижками, чтобы исключить погрешность измерений из-за колебаний воздуха.
При изучении физики в школах используют учебные весы. Прежде чем их использовать, необходимо убедиться в том, что чаши весов находятся в равновесии. После этого на одну из чаш (обычно, это чаша по левую руку от пользователя) нужно положить предмет, массу которого необходимо измерить. На другую чашу помещаются гирьки из специального набора. Цель данного измерения – это вновь заставить весы находиться в равновесии. После того, как это случилось, необходимо подсчитать суммарную массу гирек на чаше. Это и будет искомая масса. Пользоваться гирями и весами следует очень аккуратно. Гири нужно брать только специальным пинцетом (который входит в набор) и ставить гирьки на весы нужно плавно, а не бросать их – так можно испортить весы.
Задача 1. Переведите следующие массы в килограммы:
а) 2,5 т; б) 10 г; в) 4 ц; г) 200 мг.
При решении задач важно помнить, как соотносится килограммам с предложенной единицей измерения массы. Поскольку тонна – это тысяча килограммов, две с половиной тонны – это две тысячи пятьсот килограммов. Грамм – это в тысячу раз меньше, чем килограмм, значит, десять граммов – в сто раз меньше, чем килограмм, то есть, десять граммов – это одна сотая килограмма. Центнер – это сто килограммов. Значит, четыре центнера – это четыреста килограммов. Двести миллиграммов – это ноль целых две десятитысячных килограмма, поскольку один миллиграмм – это миллионная доля килограмма.
Задача 2. Из неподвижной лодки прыгнул мальчик массой 45 кг. Скорость при прыжке мальчика составила 3 м/с, а лодка приобрела скорость 1,5 м/с. Какова масса этой лодки в центнерах?
Задача 3. Из пушки вылетает снаряд массой 52 кг. После выстрела пушка, масса которой составляет 0,5 т, откатилась назад со скоростью 14 км/ч. С какой скоростью из пушки вылетел снаряд?
Основные выводы по теме:
– Масса – это количественная мера инертности.
– Масса обозначается буквой m.
– В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг), но на практике используются и другие единицы измерения массы, такие как тонна, центнер, грамм, миллиграмм и другие.
– Если до взаимодействия два тела неподвижны, то после взаимодействия верно следующее соотношение:
Масса
- Ма́сса — скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света.
Будучи тесно связанной с такими понятиями механики, как «энергия» и «импульс», масса проявляется в природе двумя качественно разными способами, что даёт основания для подразделения её на две разновидности:
* инертная масса характеризует инертность тел и фигурирует в выражении второго закона Ньютона: если заданная сила в инерциальной системе отсчёта одинаково ускоряет различные тела, им приписывают одинаковую инертную массу;
гравитационная масса (пассивная и активная) показывает, с какой силой тело взаимодействует с внешними полями тяготения и какое гравитационное поле создаёт само это тело, она входит в закон всемирного тяготения и положена в основу измерения массы взвешиванием.Однако, экспериментально с высокой точностью установлена пропорциональность гравитационной и инертной масс, и подбором единиц они сделаны в теории равными друг другу. Поэтому, когда речь не идёт об особой «новой физике», принято оперировать термином «масса» и использовать обозначение m без пояснений.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.
Эта статья о физическом понятии. О более общем значении термина, см. статью СкалярСкалярная величина (от лат. scalaris — ступенчатый) в физике — величина, каждое значение которой может быть выражено одним действительным числом. То есть скалярная величина определяется только значением, в отличие от вектора, который кроме значения имеет направление. К скалярным величинам относятся длина, площадь, время, температура и т. д.Скалярная величина, или скаляр согласно математическому энциклопедическому словарю.
Масса тела. Единицы массы
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Масса тела. Единицы массы»
Масса тела. Единицы массы
Привести большую массу в движение довольно сложно.
Но если это удается, то, порой, её просто не остановить.
Данная тема посвящена одной из самых важных физических величин – массе.
Ранее рассматривалась тема взаимодействие тел. В рамках этой темы было установлено, что тела действуют друг на друга и это действие не может быть односторонним. Только взаимодействие может заставить тела изменить свою скорость. Скорость тел может меняться по-разному. Если столкнуть большой и маленький шарик из одинакового материала, то большой шарик приобретет скорость, значительно меньшую, чем маленький. При выстреле из ружья, пуля достигает значительно большей скорости, чем ружье или при выстреле из пушки, ядро приобретает значительно большую скорость, чем пушка.
Если толкнуть груженую и не груженую тележки с абсолютно одинаковым усилием, то груженая тележка наберет меньшую скорость.
Это означает, что груженая тележка более инертна. Существует количественная мера инертности тел. Эта мера называется массой. То есть, масса – это количественная мера инертности тел. Именно по скоростям, приобретенным после взаимодействия тел, можно судить о соотношении их масс. Если поместить перегнутую металлическую пластину между гружёной и негружёной тележками, а затем отпустить её, давая ей возможность распрямиться, то в результате взаимодействия пластины с тележками скорость груженой тележки составила 2 м/с, а скорость негруженой тележки – 4 м/с. Это значит, что масса груженой тележки вдвое больше массы не груженой.
Таким образом, соотношение масс тел обратно пропорционально соотношению приобретенных ими скоростей:
Массу обозначают латинской буквой m и в системе СИ её измеряют в килограммах (кг).
Что такое килограмм? Что принято за единицу массы?
Килограмм – это масса эталона, который изготовлен из сплава двух достаточно дорогих металлов: иридия и платины. Международный эталон килограмма хранится во Франции, в городе Севр, который находится рядом с Парижем. Именно в сравнении с этим эталоном и определяется масса тел. С данного эталона было снято более сорока точнейших копий и разослано в разные страны мира. В частности, копия номер двенадцать хранится в Санкт-Петербурге, в институте метрологии имени Д.И. Менделеева.
Все тела, окружающие нас имеют самую разную массу. Например, масса муравья во много раз меньше массы человека, в то же время, масса человека ничтожно мала по сравнению с массой Земли, а масса Земли, в свою очередь, очень мала по сравнению с массой Солнца и так далее.
Поэтому, на практике применяются различные единицы измерения массы. Например, одна тонна (т) равна тысяче килограммов. В тоннах целесообразно измерять массу вагона поезда. К внесистемной единице массы относится центнер (ц) – это сто килограммов. В центнерах иногда измеряют массу крупных животных. Также существует единица измерения, в тысячу раз меньше, чем килограмм – это грамм (г). Эти единицы измерения применяются к малым массам, например, к яблоку. Одна миллионная доля килограмма называется миллиграмм (мг). Такие единицы используются в случаях, когда речь идет о малых массах и при этом нужна высокая точность. Например, в миллиграммах можно измерить массу осадка или раствора.
Как же измеряют массу?
Массу измеряют с помощью весов. Весы бывают самые разные: транспортные, медицинские, аналитические, электронные и другие виды.
Например, электронными весами чаще всего пользуются в магазинах, то есть для взвешивания масс от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов. Аналитические весы используют в тех случаях, когда нужна высокая точность: например, при измерении массы муравья. Также, высокая точность измерений нужна в химии: даже несколько десятых грамма того или иного вещества могут сыграть существенную роль, поэтому, такие весы измеряют массу с точностью до одной десятитысячной грамма. Поэтому, эти весы закрываются специальными задвижками, чтобы исключить погрешность измерений из-за колебаний воздуха.
При изучении физики в школах используют учебные весы. Прежде чем их использовать, необходимо убедиться в том, что чаши весов находятся в равновесии. После этого на одну из чаш (обычно, это чаша по левую руку от пользователя) нужно положить предмет, массу которого необходимо измерить. На другую чашу помещаются гирьки из специального набора. Цель данного измерения – это вновь заставить весы находиться в равновесии. После того, как это случилось, необходимо подсчитать суммарную массу гирек на чаше. Это и будет искомая масса. Пользоваться гирями и весами следует очень аккуратно. Гири нужно брать только специальным пинцетом (который входит в набор) и ставить гирьки на весы нужно плавно, а не бросать их – так можно испортить весы.
Задача 1. Переведите следующие массы в килограммы:
а) 2,5 т; б) 10 г; в) 4 ц; г) 200 мг.
При решении задач важно помнить, как соотносится килограммам с предложенной единицей измерения массы. Поскольку тонна – это тысяча килограммов, две с половиной тонны – это две тысячи пятьсот килограммов. Грамм – это в тысячу раз меньше, чем килограмм, значит, десять граммов – в сто раз меньше, чем килограмм, то есть, десять граммов – это одна сотая килограмма. Центнер – это сто килограммов. Значит, четыре центнера – это четыреста килограммов. Двести миллиграммов – это ноль целых две десятитысячных килограмма, поскольку один миллиграмм – это миллионная доля килограмма.
Задача 2. Из неподвижной лодки прыгнул мальчик массой 45 кг. Скорость при прыжке мальчика составила 3 м/с, а лодка приобрела скорость 1,5 м/с. Какова масса этой лодки в центнерах?
Задача 3. Из пушки вылетает снаряд массой 52 кг. После выстрела пушка, масса которой составляет 0,5 т, откатилась назад со скоростью 14 км/ч. С какой скоростью из пушки вылетел снаряд?
Основные выводы по теме:
– Масса – это количественная мера инертности.
– Масса обозначается буквой m.
– В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг), но на практике используются и другие единицы измерения массы, такие как тонна, центнер, грамм, миллиграмм и другие.
– Если до взаимодействия два тела неподвижны, то после взаимодействия верно следующее соотношение: