კონცეფცია, რომელსაც ადრეული ბავშვობიდან ვიცნობთ, არის მასა. და მაინც, ფიზიკის კურსში, გარკვეული სირთულეები დაკავშირებულია მის შესწავლასთან. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია მკაფიოდ განისაზღვროს რა არის მასა. როგორ შეგიძლიათ მისი ამოცნობა? და რატომ არ უდრის წონას?
მასის განსაზღვრა
ამ მნიშვნელობის ბუნებრივი სამეცნიერო მნიშვნელობა არის ის, რომ ის განსაზღვრავს მატერიის რაოდენობას, რომელიც შეიცავს სხეულში. მისი აღნიშვნისთვის, ჩვეულებრივ გამოიყენება ლათინური ასო m. სტანდარტულ სისტემაში საზომი ერთეული კილოგრამია. ამოცანებსა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად იყენებენ სისტემურს: გრამი და ტონა.
სასკოლო ფიზიკის კურსზე პასუხი კითხვაზე: "რა არის მასა?" მოცემული ინერციის ფენომენის შესწავლისას. შემდეგ იგი განისაზღვრება, როგორც სხეულის უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს მისი მოძრაობის სიჩქარის ცვლილებას. ამიტომ მასას ინერტულსაც უწოდებენ.
რა არის წონა?
პირველ რიგში, ეს არის ძალა, ანუ ვექტორი. მასა არის სკალარული რაოდენობა. წონის ვექტორი ყოველთვის მიმაგრებულია საყრდენზე ან საკიდზე და მიმართულია იმავე მიმართულებით, როგორც გრავიტაცია, ანუ ვერტიკალურად ქვემოთ.
წონის გამოთვლის ფორმულა დამოკიდებულია იმაზე, არის თუ არაეს მხარდაჭერა (შეჩერება). სისტემის დასვენების შემთხვევაში გამოიყენება შემდეგი გამოთქმა:
Р=mg, სადაც Р (ინგლისურ წყაროებში ასო W გამოიყენება) არის სხეულის წონა, g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება. დედამიწისთვის, g ჩვეულებრივ აღებულია 9,8 მ/წმ-ის ტოლი2.
მასის ფორმულა შეიძლება გამოვიდეს მისგან: m=P / g.
დაბლა გადაადგილებისას, ანუ წონის მიმართულებით, მისი ღირებულება მცირდება. ამრიგად, ფორმულა ხდება:
Р=მ (გ - ა). აქ "a" არის სისტემის აჩქარება.
ანუ, როდესაც ეს ორი აჩქარება ტოლია, უწონადობის მდგომარეობა შეინიშნება, როდესაც სხეულის წონა ნულის ტოლია.
როდესაც სხეული იწყებს სვლას ზემოთ, ისინი საუბრობენ წონის მატებაზე. ამ სიტუაციაში ხდება გადატვირთვის მდგომარეობა. რადგან სხეულის წონა იზრდება და მისი ფორმულა ასე გამოიყურება:
P=m (g + a).
როგორ უკავშირდება მასა სიმკვრივეს?
ძალიან მარტივი. რაც უფრო დიდია ნივთიერების სიმკვრივე, რომლისგანაც სხეული შედგება, მით უფრო მნიშვნელოვანი იქნება მისი მასა. ყოველივე ამის შემდეგ, სიმკვრივე განისაზღვრება, როგორც ორი რაოდენობის თანაფარდობა. პირველი მათგანი არის მასა, მოცულობა არის მეორე. ამ მნიშვნელობის აღსანიშნავად არჩეულ იქნა ბერძნული ასო ρ. საზომი ერთეული არის კილოგრამის შეფარდება კუბურ მეტრთან.
ზემოხსენებულიდან გამომდინარე, მასის ფორმულა იღებს შემდეგ ფორმას:
m=ρV, რომელშიც ასო V აღნიშნავს სხეულის მოცულობას.
გასართობი ამოცანები
კითხვის გარკვევის შემდეგ, თუ რა არის მასა, შეგიძლიათ დაიწყოთ პრობლემების გადაჭრა. იმათსაინტერესო შინაარსის მქონე მოსწავლეებს უფრო მეტად დააინტერესებთ.
ამოცანა ნომერი 1. მდგომარეობა: ვინი პუჰს გადაეცა ორი იდენტური ლიტრიანი ქვაბი. ერთი შეიცავს თაფლს, მეორე შეიცავს ზეთს. როგორ გავიგოთ რომელ თაფლშია გახსნის გარეშე?
გადაწყვეტილება. თაფლის სიმკვრივე კარაქზე მეტია. პირველი არის 1430 კგ/მ3 და მეორე არის 920 კგ/მ3. ამიტომ, იგივე მოცულობის ქოთნებით, თაფლიანი უფრო მძიმე იქნება.
პრობლემის კითხვაზე უფრო ზუსტად პასუხის გასაცემად, თქვენ უნდა გამოთვალოთ თაფლისა და ზეთის მასა ქოთნებში. მათი მოცულობა ცნობილია - 1 ლიტრია. მაგრამ გამოთვლებში დაგჭირდებათ მნიშვნელობა კუბურ მეტრში. ასე რომ, პირველი რაც უნდა გააკეთოთ არის თარგმნა. ერთი მ3 შეიცავს 1000 ლიტრს. ამიტომ, შედეგის გამოთვლისას, თქვენ უნდა აიღოთ მოცულობის მნიშვნელობა 0,001 მ3.
ახლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მასის ფორმულა, რომელშიც სიმკვრივე მრავლდება მოცულობაზე. მარტივი გამოთვლების შემდეგ მიღებულია მასის შემდეგი მნიშვნელობები: 1,43 კგ და 0,92 კგ, შესაბამისად თაფლისა და ზეთისთვის.
პასუხი: თაფლის ქოთანი უფრო მძიმეა.
პრობლემა No2. მდგომარეობა: კლოუნი უპრობლემოდ ასწევს წონას, რომელზეც წერია, რომ მისი მასა 500 კილოგრამია. რა არის წონის რეალური მასა, თუ მისი მოცულობა 5 ლიტრია და მასალა, საიდანაც მზადდება კორპის?
გადაწყვეტილება. ცხრილში, თქვენ უნდა იპოვოთ კორპის სიმკვრივის მნიშვნელობა. ის უდრის 240 კგ/მ3. ახლა თქვენ უნდა თარგმნოთ მოცულობის მნიშვნელობა, მიიღებთ 0,005 m3.
ამ რაოდენობების ცოდნით, არ არის რთული უკვე ცნობილი ფორმულის გამოყენებადაითვალეთ ყალბი წონის მასა. გამოდის 1,2 კგ-ის ტოლი. ახლა მესმის, რატომ არ არის კლოუნი რთული.
პასუხი. ქეთლბელის რეალური მასა არის 1,2 კგ.
პრობლემა No3. მდგომარეობა: ჯინი იჯდა ნათურაში, რომლის მოცულობა უცნობია. მაგრამ მისი სიმკვრივე იმ მომენტში იყო 40000 კგ/მ3. როდესაც ის ბოთლიდან გამოვიდა, მას დაეწყო ჩვეულებრივი ადამიანის სხეულის პარამეტრები: მოცულობა 0,08 მ3, სიმკვრივე 1000 კგ/მ3. რა არის ნათურის მოცულობა?
გადაწყვეტილება. ჯერ უნდა გაარკვიოთ მისი მასა ნორმალურ მდგომარეობაში. 80 კგ-ის ტოლი იქნება. ახლა ჩვენ შეგვიძლია გადავიდეთ ნათურის მოცულობის პოვნაზე. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ჟანი იკავებს მის შიგნით არსებულ მთელ ადგილს. შემდეგ თქვენ უნდა გაყოთ მასა სიმკვრივეზე, ანუ 80-ზე 40000. მნიშვნელობა იქნება 0,002 m3. რაც უდრის ორ ლიტრს.
პასუხი. ნათურის მოცულობა 2 ლიტრია.
მასის გამოთვლის პრობლემები
საუბრის გაგრძელება რა არის მასა, უნდა იყოს ცხოვრებასთან დაკავშირებული ამოცანების გადაწყვეტა. აქ არის ორი სიტუაცია, რომელიც ნათლად აჩვენებს ცოდნის გამოყენებას პრაქტიკაში.
პრობლემა No4. მდგომარეობა: 1979 წელს მოხდა ტანკერის ავარია, რის შედეგადაც ნავთობი მოხვდა ყურეში. მის ლაქას ჰქონდა დიამეტრი 640 მ და სისქე დაახლოებით 208 სმ. რა არის დაღვრილი ზეთის მასა?
გადაწყვეტილება. ზეთის სიმკვრივეა 800 კგ/მ3. იმისათვის, რომ გამოიყენოთ უკვე ცნობილი ფორმულა, თქვენ უნდა იცოდეთ ლაქის მოცულობა. ადვილია გამოთვლა, თუ ავიღებთ ლაქას ცილინდრისთვის. მაშინ მოცულობის ფორმულა იქნება:
V=πr2სთ.
უფრო მეტიც, r არის რადიუსი და h არის ცილინდრის სიმაღლე.მაშინ მოცულობა ტოლი იქნება 668794,88 მ3. ახლა თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ მასა. გამოვა ასე: 535034904 კგ.
პასუხი: ზეთის მასა დაახლოებით უდრის 535036 ტონას.
პრობლემა 5. მდგომარეობა: ყველაზე გრძელი სატელეფონო კაბელის სიგრძეა 15151 კმ. რა არის სპილენძის მასა, რომელიც შევიდა მის წარმოებაში, თუ მავთულის ჯვარი არის 7,3 სმ2??
გადაწყვეტილება. სპილენძის სიმკვრივეა 8900 კგ/მ3. მოცულობა იპოვება ფორმულით, რომელიც შეიცავს ცილინდრის ფუძის ფართობის და სიმაღლის (აქ, კაბელის სიგრძე) ნამრავლს. მაგრამ ჯერ ეს ტერიტორია უნდა გადააქციოთ კვადრატულ მეტრად. ანუ ეს რიცხვი გაყავით 10000-ზე. გამოთვლების შემდეგ გამოდის, რომ მთელი კაბელის მოცულობა დაახლოებით უდრის 11000 მ3..
ახლა თქვენ უნდა გაამრავლოთ სიმკვრივისა და მოცულობის მნიშვნელობები, რათა გაიგოთ რა არის მასა. შედეგი არის რიცხვი 97900000 კგ.
პასუხი: სპილენძის მასა არის 97900 ტონა.
კიდევ ერთი მასობრივი გამოწვევა
პრობლემა 6. მდგომარეობა: ყველაზე დიდი სანთელი, რომელიც იწონიდა 89867 კგ, იყო 2,59 მ დიამეტრის რა იყო მისი სიმაღლე?
გადაწყვეტილება. ცვილის სიმკვრივე - 700 კგ/მ3. სიმაღლე უნდა მოიძებნოს მოცულობის ფორმულიდან. ანუ V უნდა გაიყოს π-ისა და რადიუსის კვადრატის ნამრავლზე.
და თავად მოცულობა გამოითვლება მასით და სიმკვრივით. გამოდის, რომ უდრის 128,38 მ3. სიმაღლე იყო 24,38 მ.
პასუხი: სანთლის სიმაღლეა 24,38 მ.
