Физикалық терминдерді түсіну және шамалардың анықтамаларын білу әртүрлі заңдарды зерттеуде және физика есептерін шешуде маңызды рөл атқарады. Негізгі ұғымдардың бірі – дене массасы ұғымы. Сұрақты толығырақ қарастырайық: дене салмағы дегеніміз не?
Тарих
Физиканың қазіргі көзқарасын ескере отырып, дененің массасы қозғалыс кезінде, нақты объектілер арасындағы өзара әрекеттесу кезінде, сондай-ақ атомдық және ядролық түрленулер кезінде көрінетін сипаттама деп сеніммен айтуға болады. Дегенмен, масса туралы бұл түсінік Эйнштейн жасаған салыстырмалылық теориясының арқасында жақында, сөзбе-сөз 20 ғасырдың алғашқы онжылдықтарында қалыптасты.
Тарихқа қайта оралсақ, Ежелгі Грецияның кейбір философтары қозғалыс жоқ деп есептегенін, сондықтан дене массасы деген ұғым болмағанын еске түсіреміз. Соған қарамастан дене салмағы деген ұғым болды. Ол үшін Архимед заңын еске түсіру жеткілікті. Салмақ дене салмағына байланысты. Дегенмен, олар бірдей мән емес.
БҚазіргі дәуірде Декарттың, Галилейдің және әсіресе Ньютонның еңбектерінің арқасында екі түрлі масса туралы түсініктер қалыптасты:
- инерциялық;
- гравитациялық.
Кейінірек белгілі болғандай, дене салмағының екі түрі де өз табиғаты бойынша айналамыздағы барлық нысандарға тән бір мән болып табылады.
Инерция
Инерциялық масса туралы айтатын болсақ, көптеген физиктер Ньютонның екінші заңының формуласын бере бастады, онда күш, дене массасы және үдеу бір теңдікте байланысты. Дегенмен, Ньютонның өзі өз заңын тұжырымдаған неғұрлым іргелі өрнек бар. Бұл қозғалыс көлемі туралы.
Физикада импульс дене массасы m мен оның v кеңістігіндегі қозғалыс жылдамдығының көбейтіндісіне тең шама ретінде түсініледі, яғни:
p=mv
Кез келген дене үшін p және v мәндері сипаттаманың векторлық айнымалылары болып табылады. m мәні қарастырылатын дене үшін p және v-ті қосатын кейбір коэффициент тұрақтысы. Бұл коэффициент неғұрлым үлкен болса, соғұрлым тұрақты жылдамдықта p мәні үлкен болады және қозғалысты тоқтату қиынырақ болады. Яғни дененің массасы оның инерциялық қасиеттерінің сипаттамасы болып табылады.
p үшін жазбаша өрнекті пайдалана отырып, Ньютон импульстің өзгеруін математикалық түрде сипаттайтын өзінің әйгілі заңын алды. Ол әдетте келесі пішінде көрсетіледі:
F=ma
Мұндағы F – массасы m денеге әсер ететін және оған a үдеуін беретін күш. сияқтыалдыңғы өрнекте масса m екі векторлық сипаттама арасындағы пропорционалдық коэффициенті болып табылады. Дененің массасы неғұрлым көп болса, соғұрлым оның жылдамдығын (а-дан аз) F тұрақты әсер етуші күштің көмегімен өзгерту қиынырақ болады.
Гравитация
Тарих бойы адамзат аспанға, жұлдыздарға және планеталарға ілесті. 17 ғасырдағы көптеген бақылаулар нәтижесінде Исаак Ньютон өзінің бүкіләлемдік тартылыс заңын тұжырымдады. Бұл заңға сәйкес екі массивті зат бір-біріне екі тұрақты M1 және M2 пропорционал және квадратына кері пропорционал тартылады. олардың арасындағы қашықтық R, яғни:
F=GM1 M2 / R2
Мұндағы G – гравитациялық тұрақты. M1 және M2 константалары өзара әрекеттесетін объектілердің гравитациялық массалары деп аталады.
Осылайша, дененің гравитациялық массасы инерциялық массаға еш қатысы жоқ нақты объектілер арасындағы тартылыс күшінің өлшемі болып табылады.
Дене салмағы мен массасы
Егер жоғарыдағы өрнек планетамыздағы ауырлық күшіне қолданылса, онда келесі формуланы жазуға болады:
F=mg, мұнда g=GM / R2
Мұнда M және R сәйкесінше біздің планетамыздың массасы және оның радиусы. g мәні әрбір оқушыға таныс еркін құлаудың үдеуі болып табылады. m әрпі дененің гравитациялық массасын білдіреді. Бұл формула массасы m болатын дененің Жердің тартылу күшін есептеуге мүмкіндік береді.
Ньютонның үшінші заңы бойынша F күші болуы керекдене тірелген N тірек реакциясына тең. Бұл теңдік жаңа физикалық шаманы – салмақты енгізуге мүмкіндік береді. Салмақ - дененің суспензияны созатын немесе белгілі бір тірекке басатын күші.
Физикадан хабары жоқ көптеген адамдар салмақ пен масса ұғымдарын ажыратпайды. Сонымен бірге олар мүлдем басқа құндылықтар. Олар әртүрлі өлшем бірліктермен өлшенеді (масса килограмммен, салмақ Ньютонмен). Сонымен қатар, салмақ дененің сипаттамасы емес, массасы. Соған қарамастан, сіз оның P салмағын біле отырып, m дененің массасын есептей аласыз. Бұл келесі формула арқылы орындалады:
m=P / g
Масса – бір сипатты
Жоғарыда дененің массасы гравитациялық және инерциялық болуы мүмкін екендігі атап өтілді. Альберт Эйнштейн өзінің салыстырмалылық теориясын дамыта отырып, массаның белгіленген түрлері материяның бірдей сипаттамасын білдіреді деген болжамға сүйенді.
Осы уақытқа дейін әртүрлі жағдайларда дене салмағының екі түрін де көптеген өлшеулер жүргізілді. Осы өлшемдердің барлығы гравитациялық және инерциялық массалар бір-бірімен оларды анықтау үшін қолданылған құралдардың дәлдігімен сәйкес келеді деген қорытындыға әкелді.
Өткен ғасырдың ортасындағы атом энергетикасының қарқынды дамуы жарық жылдамдығының константасы арқылы энергияға қатысты болып шыққан масса түсінігін тереңдете түсті. Дененің энергиясы мен массасы материяның кейбір жалғыз болмысының көрінісі болып табылады.
