ფიზიკური ტერმინების გაგება და რაოდენობების განმარტებების ცოდნა მნიშვნელოვან როლს თამაშობს სხვადასხვა კანონების შესწავლასა და ფიზიკის ამოცანების გადაჭრაში. ერთ-ერთი ფუნდამენტური კონცეფცია არის სხეულის მასის კონცეფცია. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ კითხვას: რა არის სხეულის წონა?
ისტორია
ფიზიკის თანამედროვე შეხედულების გათვალისწინებით, თამამად შეიძლება ითქვას, რომ სხეულის მასა არის მახასიათებელი, რომელიც ვლინდება მოძრაობის დროს, რეალურ ობიექტებს შორის ურთიერთქმედებისას, აგრეთვე ატომისა და ბირთვული გარდაქმნების დროს. თუმცა, მასის ეს გაგება ჩამოყალიბდა სულ ცოტა ხნის წინ, ფაქტიურად მე-20 საუკუნის პირველ ათწლეულებში, აინშტაინის მიერ შექმნილი ფარდობითობის თეორიის წყალობით.
დაბრუნების შემდგომ ისტორიაში, გავიხსენებთ, რომ ძველი საბერძნეთის ზოგიერთი ფილოსოფოსი თვლიდა, რომ მოძრაობა არ არსებობს, ამიტომ არ არსებობდა სხეულის მასის კონცეფცია. მიუხედავად ამისა, არსებობდა სხეულის წონის კონცეფცია. ამისათვის საკმარისია გავიხსენოთ არქიმედეს კანონი. წონა დაკავშირებულია სხეულის წონასთან. თუმცა, ისინი არ არიან იგივე მნიშვნელობა.
Bთანამედროვე ეპოქაში დეკარტის, გალილეოს და განსაკუთრებით ნიუტონის ნაშრომების წყალობით ჩამოყალიბდა ორი განსხვავებული მასის კონცეფცია:
- ინერციული;
- გრავიტაციული.
როგორც მოგვიანებით გაირკვა, სხეულის მასის ორივე ტიპი ერთი და იგივე მნიშვნელობაა, რაც თავისი ბუნებით დამახასიათებელია ჩვენს ირგვლივ არსებული ყველა ობიექტისთვის.
ინერციული
ინერციულ მასაზე საუბრისას, ბევრი ფიზიკოსი იწყებს ნიუტონის მეორე კანონის ფორმულის მიცემას, რომელშიც ძალა, სხეულის მასა და აჩქარება დაკავშირებულია ერთ თანასწორობაში. თუმცა, არსებობს უფრო ფუნდამენტური გამოთქმა, საიდანაც თავად ნიუტონმა ჩამოაყალიბა თავისი კანონი. ეს ეხება მოძრაობის რაოდენობას.
ფიზიკაში იმპულსი გაგებულია, როგორც მნიშვნელობა m სხეულის მასის ნამრავლისა და მისი მოძრაობის სიჩქარის ნამრავლის v სივრცეში, ეს არის:
p=mv
ნებისმიერი სხეულისთვის p და v მნიშვნელობები არის მახასიათებლის ვექტორული ცვლადები. მნიშვნელობა m არის გარკვეული კოეფიციენტის მუდმივი განხილული სხეულისთვის, რომელიც აკავშირებს p და v. რაც უფრო დიდია ეს კოეფიციენტი, მით მეტი იქნება p-ის მნიშვნელობა მუდმივი სიჩქარით და მით უფრო რთული იქნება მოძრაობის შეჩერება. ანუ სხეულის მასა მისი ინერციული თვისებების მახასიათებელია.
გამოყენებით p-ის წერილობითი გამოხატულება, ნიუტონმა მიიღო თავისი ცნობილი კანონი, რომელიც მათემატიკურად აღწერს იმპულსის ცვლილებას. ის ჩვეულებრივ გამოიხატება შემდეგი ფორმით:
F=ma
აქ F არის ძალა, რომელიც მოქმედებს m მასის მქონე სხეულზე და აძლევს მას აჩქარებას a. Როგორცწინა გამოხატულებაში, m მასა არის პროპორციულობის ფაქტორი ორ ვექტორულ მახასიათებელს შორის. რაც უფრო დიდია სხეულის მასა, მით უფრო რთულია მისი სიჩქარის შეცვლა (ა-ზე ნაკლები) მუდმივი მოქმედი ძალის F.
გრავიტაცია
ისტორიის მანძილზე კაცობრიობა მიჰყვებოდა ცას, ვარსკვლავებსა და პლანეტებს. მე-17 საუკუნეში მრავალი დაკვირვების შედეგად ისააკ ნიუტონმა ჩამოაყალიბა თავისი უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ამ კანონის მიხედვით, ორი მასიური ობიექტი ერთმანეთს იზიდავს ორი მუდმივების პროპორციულად M1 და M2 და კვადრატის უკუპროპორციულად. მანძილი R მათ შორის, ეს არის:
F=GM1 M2 / R22
აქ G არის გრავიტაციული მუდმივი. მუდმივებს M1 და M2 ეწოდება ურთიერთმოქმედი ობიექტების გრავიტაციულ მასებს.
ამგვარად, სხეულის გრავიტაციული მასა არის მიზიდულობის ძალის საზომი რეალურ ობიექტებს შორის, რომელსაც არანაირი კავშირი არ აქვს ინერციულ მასასთან.
სხეულის წონა და მასა
თუ ზემოთ მოცემული გამოხატულება გამოიყენება ჩვენს პლანეტაზე მიზიდულობის ძალაზე, მაშინ შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმულა:
F=mg, სადაც g=GM / R2
აქ M და R არის ჩვენი პლანეტის მასა და მისი რადიუსი, შესაბამისად. g-ის მნიშვნელობა არის თავისუფალი დაცემის აჩქარება, რომელიც ცნობილია ყველა სკოლის მოსწავლესთვის. ასო m აღნიშნავს სხეულის გრავიტაციულ მასას. ეს ფორმულა საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ დედამიწის მიერ მიზიდულობის ძალა სხეულის მასის მ.
ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ძალა F უნდა იყოსუდრის საყრდენი N-ის რეაქციას, რომელზეც ეყრდნობა სხეული. ეს თანასწორობა საშუალებას გვაძლევს შემოვიტანოთ ახალი ფიზიკური რაოდენობა - წონა. წონა არის ძალა, რომლითაც სხეული ჭიმავს საკიდს ან აჭერს გარკვეულ საყრდენს.
ბევრი ადამიანი, ვინც არ იცნობს ფიზიკას, არ განასხვავებს წონისა და მასის ცნებებს. ამავე დროს, ისინი სრულიად განსხვავებული ღირებულებებია. ისინი იზომება სხვადასხვა ერთეულებში (მასა კილოგრამებში, წონა ნიუტონებში). გარდა ამისა, წონა არ არის სხეულის დამახასიათებელი, მაგრამ მასა არის. მიუხედავად ამისა, თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ სხეულის მასა m, თუ იცით მისი წონა P. ეს კეთდება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
მ=P / g
მასა არის ერთი მახასიათებელი
ზემოთ აღინიშნა, რომ სხეულის მასა შეიძლება იყოს გრავიტაციული და ინერციული. ფარდობითობის თეორიის შემუშავებისას ალბერტ აინშტაინი გამოვიდა დაშვებიდან, რომ მასის მონიშნული ტიპები წარმოადგენს მატერიის ერთსა და იმავე მახასიათებელს.
დღემდე, სხეულის ორივე ტიპის მასის მრავალი გაზომვა განხორციელდა სხვადასხვა სიტუაციებში. ყველა ამ გაზომვამ მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ გრავიტაციული და ინერციული მასები ემთხვევა ერთმანეთს იმ ინსტრუმენტების სიზუსტით, რომლებიც გამოიყენებოდა მათ დასადგენად.
ატომური ენერგიის სწრაფმა განვითარებამ გასული საუკუნის შუა ხანებში გააღრმავა მასის ცნების გაგება, რომელიც აღმოჩნდა, რომ დაკავშირებულია ენერგიასთან სინათლის სიჩქარის მუდმივის საშუალებით. სხეულის ენერგია და მასა არის მატერიის რომელიმე ერთი არსის გამოვლინება.
