Razumijevanje fizičkih pojmova i poznavanje definicija veličina igra važnu ulogu u proučavanju različitih zakona i rješavanju problema u fizici. Jedan od temeljnih pojmova je pojam tjelesne mase. Pogledajmo pobliže pitanje: što je tjelesna težina?
Povijest
Uzimajući u obzir suvremeni pogled na fiziku, slobodno se može reći da je masa tijela karakteristika koja se očituje tijekom kretanja, tijekom interakcije između stvarnih objekata, kao i tijekom atomskih i nuklearnih transformacija. Međutim, ovo razumijevanje mase oblikovalo se sasvim nedavno, doslovno u prvim desetljećima 20. stoljeća, zahvaljujući teoriji relativnosti koju je stvorio Einstein.
Vraćajući se dalje u povijest, podsjećamo da su neki filozofi antičke Grčke vjerovali da pokret ne postoji, pa nije postojao koncept tjelesne mase. Ipak, postojao je koncept tjelesne težine. Da biste to učinili, dovoljno je podsjetiti se na Arhimedov zakon. Težina je povezana s tjelesnom težinom. Međutim, nisu iste vrijednosti.
BU modernoj eri, zahvaljujući djelima Descartesa, Galilea i posebno Newtona, formirani su koncepti dviju različitih masa:
- inercijalni;
- gravitacijski.
Kao što se kasnije pokazalo, obje vrste tjelesne mase su iste vrijednosti, što je po svojoj prirodi karakteristično za sve predmete oko nas.
inercijalno
Govoreći o inercijskoj masi, mnogi fizičari počinju davati formulu za drugi Newtonov zakon, u kojem su sila, tjelesna masa i akceleracija povezane u jednu jednakost. Međutim, postoji temeljniji izraz iz kojeg je sam Newton formulirao svoj zakon. Radi se o količini kretanja.
U fizici se impuls shvaća kao vrijednost jednaka umnošku tjelesne mase m i brzine njegovog kretanja u prostoru v, odnosno:
p=mv
Za bilo koje tijelo, vrijednosti p i v su vektorske varijable karakteristike. Vrijednost m je neka konstanta koeficijenta za razmatrano tijelo, koje povezuje p i v. Što je ovaj koeficijent veći, to će biti veća vrijednost p pri konstantnoj brzini i teže je zaustaviti kretanje. To jest, masa tijela je karakteristika njegovih inercijskih svojstava.
Upotrebom pisanog izraza za p, Newton je dobio svoj poznati zakon, koji matematički opisuje promjenu momenta. Obično se izražava u sljedećem obliku:
F=ma
Ovdje je F sila koja djeluje na tijelo mase m i daje mu akceleraciju a. Kao uu prethodnom izrazu, masa m je faktor proporcionalnosti između dvije karakteristike vektora. Što je veća masa tijela, teže je promijeniti njegovu brzinu (manju od a) uz pomoć stalne sile F.
Gravitacija
Čovječanstvo je kroz povijest pratilo nebo, zvijezde i planete. Kao rezultat brojnih promatranja u 17. stoljeću, Isaac Newton je formulirao svoj zakon univerzalne gravitacije. Prema ovom zakonu, dva masivna objekta se privlače jedan drugome proporcionalno dvjema konstantama M1 i M2 i obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenost R između njih, to jest:
F=GM1 M2 / R2
Ovdje je G gravitacijska konstanta. Konstante M1 i M2 nazivaju se gravitacijskim masama objekata u interakciji.
Dakle, gravitacijska masa tijela je mjera sile privlačenja između stvarnih objekata, koja nema nikakve veze s inercijskom masom.
Tjelesna težina i masa
Ako se gornji izraz primijeni na silu gravitacije na našem planetu, tada se može napisati sljedeća formula:
F=mg, gdje je g=GM / R2
Ovdje su M i R masa našeg planeta, odnosno njegov polumjer. Vrijednost g je ubrzanje slobodnog pada poznato svakom školarcu. Slovo m označava gravitacijsku masu tijela. Ova formula vam omogućuje da izračunate silu privlačenja od strane Zemlje tijela s masom m.
Prema Newtonovom trećem zakonu, sila F mora bitijednaka je reakciji oslonca N na koji tijelo počiva. Ova jednakost nam omogućuje da uvedemo novu fizikalnu veličinu – težinu. Težina je sila kojom tijelo rasteže ovjes ili pritišće određeni oslonac.
Mnogi ljudi koji nisu upoznati s fizikom ne razlikuju pojmove težine i mase. Pritom su to potpuno različite vrijednosti. Mjere se u različitim jedinicama (masa u kilogramima, težina u njutnima). Osim toga, težina nije karakteristika tijela, ali masa jest. Ipak, možete izračunati masu tijela m, znajući njegovu težinu P. To se radi pomoću sljedeće formule:
m=P / g
Masa je jedna karakteristika
Gore je navedeno da masa tijela može biti gravitacijska i inercijska. U razvoju svoje teorije relativnosti, Albert Einstein polazio je od pretpostavke da označene vrste mase predstavljaju istu karakteristiku materije.
Do sada su provedena brojna mjerenja obje vrste tjelesnih masa u raznim situacijama. Sva ova mjerenja dovela su do zaključka da se gravitacijska i inercijska masa međusobno podudaraju s točnošću instrumenata koji su korišteni za njihovo određivanje.
Brzi razvoj nuklearne energije sredinom prošlog stoljeća produbio je razumijevanje koncepta mase, za koju se pokazalo da je povezana s energijom kroz konstantu brzine svjetlosti. Energija i masa tijela je manifestacija neke jedinstvene esencije materije.
