คำนิยาม
ในกลศาสตร์ของนิวตัน มวลกายเป็นปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ ซึ่งเป็นตัววัดคุณสมบัติเฉื่อยและเป็นแหล่งของปฏิกิริยาโน้มถ่วง ในฟิสิกส์คลาสสิก มวลเป็นปริมาณบวกเสมอ
น้ำหนัก- ปริมาณสารเติมแต่ง ซึ่งหมายความว่า: มวลของจุดวัสดุแต่ละชุด (m) เท่ากับผลรวมของมวลของแต่ละส่วนของระบบ (m i):
ในกลศาสตร์คลาสสิก พิจารณา:
- มวลกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวของร่างกาย, ผลกระทบของร่างกายอื่น, ตำแหน่งของร่างกาย;
- กฎการอนุรักษ์มวลเป็นจริง: มวลของระบบกลไกปิดของวัตถุมีค่าคงที่ตามเวลา
มวลเฉื่อย
คุณสมบัติของความเฉื่อยของจุดวัสดุคือถ้าแรงภายนอกกระทำต่อจุดนั้น ก็จะมีความเร่งจำกัดในค่าสัมบูรณ์ หากไม่มีอิทธิพลจากภายนอก ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย ร่างกายจะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่เป็นแนวเดียวกันและเป็นเส้นตรง มวลรวมอยู่ในกฎข้อที่สองของนิวตัน:
โดยที่มวลกำหนดคุณสมบัติเฉื่อยของจุดวัสดุ (มวลเฉื่อย)
มวลแรงโน้มถ่วง
มวลของจุดวัตถุรวมอยู่ในกฎความโน้มถ่วงสากลในขณะที่กำหนดคุณสมบัติความโน้มถ่วงของจุดที่กำหนด ในเวลาเดียวกัน เรียกว่ามวลความโน้มถ่วง (หนัก)
เป็นที่ประจักษ์แล้วว่าสำหรับวัตถุทั้งหมดอัตราส่วนของมวลเฉื่อยต่อมวลโน้มถ่วงจะเท่ากัน ดังนั้น หากเราเลือกค่าความโน้มถ่วงคงที่อย่างถูกต้อง เราก็จะได้ว่ามวลเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงจะเท่ากันสำหรับวัตถุใดๆ และสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง (F t) ของวัตถุที่เลือก:
โดยที่ g คือความเร่งการตกอย่างอิสระ หากสังเกตที่จุดเดียวกัน ความเร่งของการตกอย่างอิสระจะเท่ากัน
สูตรคำนวณมวลผ่านความหนาแน่นของร่างกาย
น้ำหนักตัวสามารถคำนวณได้ดังนี้:
ความหนาแน่นของสารในร่างกายอยู่ที่ไหนซึ่งมีการรวมเข้ากับปริมาตรของร่างกาย หากร่างกายเป็นเนื้อเดียวกัน () มวลสามารถคำนวณได้ดังนี้:
มวลในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
ใน SRT มวลเป็นค่าคงที่แต่ไม่ใช่การเติมแต่ง ถูกกำหนดไว้ที่นี่เป็น:
โดยที่ E คือพลังงานรวมของวัตถุอิสระ p คือโมเมนตัมของร่างกาย c คือความเร็วของแสง
มวลเชิงสัมพันธ์ของอนุภาคถูกกำหนดโดยสูตร:
โดยที่ m 0 คือมวลส่วนที่เหลือของอนุภาค v คือความเร็วของอนุภาค
หน่วยพื้นฐานของมวลในระบบ SI คือ: [m]=kg
ใน GHS: [m]=gr.
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง
งาน.อนุภาคสองอนุภาคบินเข้าหากันด้วยความเร็วเท่ากับ v (ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง) เมื่อชนกันจะเกิดการกระแทกที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ มวลของอนุภาคที่เกิดขึ้นหลังจากการชนคืออะไร? มวลของอนุภาคก่อนการชนมีค่าเท่ากับ m
สารละลาย.ด้วยการชนกันของอนุภาคที่มีมวลและความเร็วเท่ากันก่อนการกระแทกอย่างไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง อนุภาคที่อยู่นิ่งหนึ่งอนุภาคจึงก่อตัวขึ้น (รูปที่ 1) พลังงานที่เหลือจะเท่ากับ:
ในกรณีของเรา กฎการอนุรักษ์พลังงานกลได้บรรลุผลแล้ว อนุภาคมีพลังงานจลน์เท่านั้น ตามเงื่อนไขของปัญหา ความเร็วของอนุภาคจะใกล้เคียงกับความเร็วแสง ดังนั้น ? เราดำเนินการด้วยแนวคิดของกลศาสตร์เชิงสัมพันธ์:
โดยที่ E 1 คือพลังงานของอนุภาคแรกก่อนกระทบ E 2 คือพลังงานของอนุภาคที่สองก่อนกระทบ
เราเขียนกฎการอนุรักษ์พลังงานในรูปแบบ:
จากนิพจน์ (1.3) มวลของอนุภาคที่ได้รับจากการควบรวมกิจการจะเท่ากับ:
ตัวอย่าง
งาน.มวลของทองแดง 2m 3 คืออะไร?
ยิ่งไปกว่านั้น หากรู้จักสาร (ทองแดง) ก็สามารถหาความหนาแน่นของสารโดยใช้หนังสืออ้างอิงได้ ความหนาแน่นของทองแดงจะถือว่าเท่ากับ Cu =8900 kg/m 3 . สำหรับการคำนวณ จะทราบปริมาณทั้งหมด มาทำการคำนวณกันเถอะ
มวล (ค่าทางกายภาพ) น้ำหนักซึ่งเป็นปริมาณทางกายภาพ ซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักอย่างหนึ่งของสสาร ซึ่งกำหนดคุณสมบัติเฉื่อยและความโน้มถ่วงของสสาร ดังนั้น เอ็มจึงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงของเอ็ม (หนัก โน้มถ่วง)
แนวคิดของ M. ถูกนำมาใช้ในกลไกของ I. นิวตัน.ในกลศาสตร์คลาสสิกของนิวตัน M. รวมอยู่ในคำจำกัดความของโมเมนตัม ( โมเมนตัม) ร่างกาย: โมเมนตัม p เป็นสัดส่วนกับความเร็วของร่างกาย v
p = m.v.
สัมประสิทธิ์ของสัดส่วน - ค่าคงที่ m สำหรับวัตถุที่กำหนด - คือ M ของร่างกาย นิยามที่เทียบเท่าของ M. ได้มาจากสมการการเคลื่อนที่ของกลศาสตร์คลาสสิก
ฉ = ม.
โดยที่ M. คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างแรงที่กระทำต่อวัตถุ f และความเร่งของร่างกายที่เกิดจากมัน a มวลที่กำหนดโดยความสัมพันธ์ (1) และ (2) เรียกว่ามวลเฉื่อยหรือมวลเฉื่อย มันบ่งบอกถึงคุณสมบัติไดนามิกของร่างกายเป็นการวัดความเฉื่อยของร่างกาย: ที่แรงคงที่ยิ่ง M ของร่างกายมากขึ้นความเร่งที่น้อยลงที่จะได้รับนั่นคือสถานะการเคลื่อนไหวช้าลง (ยิ่งความเฉื่อยของมันมากขึ้น)
กระทำกับวัตถุที่แตกต่างกันด้วยแรงเท่ากันและวัดความเร่งของวัตถุนั้น เราสามารถกำหนดอัตราส่วนของ M ของวัตถุเหล่านี้ได้: m 1
:m 2
:m 3
... = a 1
: อา 2
: อา 3
...; ถ้าเอา M ตัวใดตัวหนึ่งมาเป็นหน่วยวัด ก็จะสามารถหา M ของวัตถุที่เหลือได้
ในทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตัน สนามแม่เหล็กปรากฏในรูปแบบที่ต่างออกไป - เป็นแหล่งของสนามโน้มถ่วง วัตถุแต่ละชิ้นสร้างสนามโน้มถ่วงตามสัดส่วนกับ M ของร่างกาย (และได้รับผลกระทบจากสนามโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยวัตถุอื่น ซึ่งความแรงก็แปรผันตามสัดส่วนของวัตถุ M ด้วย) สนามนี้ทำให้เกิดแรงดึงดูดของวัตถุอื่นมายังร่างกายนี้ด้วยแรงที่กำหนดโดย กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน:
โดยที่ r คือระยะห่างระหว่างวัตถุ G คือสากล ค่าคงที่โน้มถ่วง, เช้า 1
และ m 2
‒ ม. ดึงดูดร่างกาย จากสูตร (3) เป็นเรื่องง่ายที่จะหาสูตรสำหรับ น้ำหนักР มวล m ในสนามโน้มถ่วงของโลก:
P \u003d มก.
ที่นี่ ก. = GM / r 2
คือความเร่งการตกอย่างอิสระในสนามโน้มถ่วงของโลก และ r » R คือรัศมีของโลก มวลที่กำหนดโดยความสัมพันธ์ (3) และ (4) เรียกว่ามวลโน้มถ่วงของร่างกาย
โดยหลักการแล้ว สนามแม่เหล็กซึ่งสร้างสนามโน้มถ่วงไม่ได้ติดตามจากที่ใดก็ตาม เป็นตัวกำหนดความเฉื่อยของวัตถุเดียวกันด้วย อย่างไรก็ตาม จากประสบการณ์ได้แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กเฉื่อยและสนามแม่เหล็กโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนซึ่งกันและกัน (และด้วยตัวเลือกปกติของหน่วยการวัด พวกมันจะเท่ากันในเชิงตัวเลข) กฎพื้นฐานของธรรมชาตินี้เรียกว่าหลักการของความเท่าเทียมกัน การค้นพบนี้เกี่ยวข้องกับชื่อของ G. กาลิลีผู้ทรงกำหนดว่าวัตถุทั้งหมดบนโลกตกด้วยความเร่งเท่ากัน แต่. ไอน์สไตน์วางหลักการนี้ (ซึ่งเขาได้จัดทำขึ้นเป็นครั้งแรก) บนพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (เปรียบเทียบ แรงโน้มถ่วง). หลักการของความเท่าเทียมกันได้รับการกำหนดขึ้นโดยการทดลองด้วยความแม่นยำสูงมาก เป็นครั้งแรก (1890‒1906) ที่การตรวจสอบความเท่าเทียมกันของสนามแม่เหล็กเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงโดย L. เอิทเวิสซึ่งพบว่า M. ตรงกับข้อผิดพลาด ~ 10-8 ในปี 1959–64 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน R. Dicke, R. Krotkov และ P. Roll ลดข้อผิดพลาดลงเหลือ 10-11 และในปี 1971 นักฟิสิกส์โซเวียต V. B. Braginsky และ V. I. Panov ลดข้อผิดพลาดลงเหลือ 10-12
หลักการของความเท่าเทียมกันทำให้สามารถกำหนด M ของร่างกายได้อย่างเป็นธรรมชาติที่สุด ชั่งน้ำหนัก.
ในขั้นต้น มวลถูกพิจารณา (เช่น โดยนิวตัน) เพื่อวัดปริมาณของสสาร คำจำกัดความดังกล่าวมีความหมายที่ชัดเจนสำหรับการเปรียบเทียบวัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งสร้างจากวัสดุเดียวกันเท่านั้น โดยเน้นการบวกของ M ‒ ตัว M ของร่างกายเท่ากับผลรวมของ M ของส่วนต่างๆ ของร่างกาย มวลของวัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นแปรผันตามปริมาตรของมัน เราจึงสามารถแนะนำแนวคิดได้ ความหนาแน่น‒ M. หน่วยปริมาตรของร่างกาย
ในวิชาฟิสิกส์คลาสสิก เชื่อกันว่า M. ของร่างกายไม่มีการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการใดๆ สิ่งนี้สอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์สสาร (สาร) ที่ค้นพบโดย M. V. โลโมโนซอฟและ A. L. ลาวัวซิเยร์. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎข้อนี้ระบุว่าในปฏิกิริยาเคมีใดๆ ผลรวมของ M ของส่วนประกอบตั้งต้นจะเท่ากับผลรวมของ M ของส่วนประกอบสุดท้าย
แนวคิดของ M. ได้รับความหมายที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นในกลไกพิเศษ ก. ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ (ดู ทฤษฎีสัมพัทธภาพ) ซึ่งพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุ (หรืออนุภาค) ด้วยความเร็วสูงมาก - เทียบได้กับความเร็วของแสงด้วย » 3×1010 ซม./วินาที ในกลไกใหม่ - เรียกว่ากลไกเชิงสัมพันธ์ - ความสัมพันธ์ระหว่างโมเมนตัมและความเร็วของอนุภาคกำหนดโดยความสัมพันธ์:
ที่ความเร็วต่ำ (v<< с
) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р
= mv
. Поэтому величину m
0
называют массой покоя, а М. движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэфф. пропорциональности между р
и v
:
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคำนึงถึงสูตรนี้แล้ว พวกเขากล่าวว่าโมเมนตัมของอนุภาค (ร่างกาย) เพิ่มขึ้นตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น ต้องคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของโมเมนตัมของอนุภาคเนื่องจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นเมื่อออกแบบ เครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูง M. ส่วนที่เหลือ m 0 (M. ในหน้าต่างอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับอนุภาค) เป็นลักษณะภายในที่สำคัญที่สุดของอนุภาค อนุภาคมูลฐานทั้งหมดมีค่าที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวดของ m 0 ซึ่งมีอยู่ในอนุภาคประเภทนี้
ควรสังเกตว่าในกลศาสตร์สัมพัทธภาพ คำจำกัดความของ M จากสมการการเคลื่อนที่ (2) นั้นไม่เทียบเท่ากับคำจำกัดความของ M เนื่องจากเป็นปัจจัยสัดส่วนระหว่างโมเมนตัมและความเร็วของอนุภาค เนื่องจากความเร่งสิ้นสุดที่จะขนานกับ แรงที่ก่อให้เกิด และ M. ขึ้นกับทิศทางความเร็วของอนุภาค
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ โมเมนตัมของอนุภาค m สัมพันธ์กับพลังงาน E โดยความสัมพันธ์:
M. ส่วนที่เหลือกำหนดพลังงานภายในของอนุภาค - พลังงานที่เหลือที่เรียกว่า E 0 \u003d m 0 c 2
. ดังนั้น พลังงานจึงสัมพันธ์กับ M. (และในทางกลับกัน) เสมอ ดังนั้นจึงไม่มีกฎการอนุรักษ์พลังงาน (เช่นในฟิสิกส์คลาสสิก) แยกจากกัน และกฎการอนุรักษ์พลังงานรวมกันเป็นกฎเดียวของการอนุรักษ์พลังงานทั้งหมด (ซึ่งรวมถึงพลังงานส่วนที่เหลือของอนุภาค) การแบ่งโดยประมาณในกฎการอนุรักษ์พลังงานและกฎการอนุรักษ์สนามแม่เหล็กเป็นไปได้เฉพาะในฟิสิกส์คลาสสิกเมื่อความเร็วของอนุภาคมีขนาดเล็ก (v<< с
) и не происходят процессы превращения частиц.
ในกลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพ สนามแม่เหล็กไม่ใช่ลักษณะพิเศษของวัตถุ เมื่ออนุภาคสองอนุภาครวมกันเป็นสถานะเสถียรของสารประกอบเดียว พลังงานส่วนเกิน (เท่ากับ พลังงานผูกพัน) DE ซึ่งสอดคล้องกับ M. Dm = DE / s 2
. ดังนั้น M ของอนุภาคคอมโพสิตจึงน้อยกว่าผลรวมของ M ของอนุภาคที่สร้างโดยค่า DE / s 2
(ที่เรียกว่า ข้อบกพร่องของมวล). เอฟเฟกต์นี้เด่นชัดเป็นพิเศษใน ปฏิกิริยานิวเคลียร์. ตัวอย่างเช่น M. ของดิวเทอรอน (d) น้อยกว่าผลรวมของ M ของโปรตอน (p) และนิวตรอน (n); ข้อบกพร่อง M. Dm เกี่ยวข้องกับพลังงาน E ก. ของควอนตัมแกมมา (g) ที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของดิวเทอรอน: p + n ® d + g, E g \u003d Dm c 2
. ข้อบกพร่องของ M. ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของอนุภาคคอมโพสิต สะท้อนถึงการเชื่อมต่อทางอินทรีย์ของ M. และพลังงาน
หน่วยของ M. ในระบบ CGS ของหน่วย คือ กรัม, และใน ระบบหน่วยสากลศรี - กิโลกรัม. มวลของอะตอมและโมเลกุลมักจะวัดเป็น หน่วยมวลอะตอม. เป็นเรื่องปกติที่จะแสดงมวลของอนุภาคมูลฐานไม่ว่าจะในหน่วยมวลของอิเล็กตรอน m e หรือในหน่วยพลังงาน ซึ่งระบุพลังงานที่เหลือของอนุภาคที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น M ของอิเล็กตรอนคือ 0.511 MeV M ของโปรตอนคือ 1836.1 meV หรือ 938.2 MeV เป็นต้น
ธรรมชาติของคณิตศาสตร์เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดที่ยังแก้ไม่ตกของฟิสิกส์สมัยใหม่ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าสนามแม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานถูกกำหนดโดยสนามที่เกี่ยวข้องกับมัน (แม่เหล็กไฟฟ้า นิวเคลียร์ และอื่นๆ) อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีเชิงปริมาณของเอ็มยังไม่ถูกสร้างขึ้น นอกจากนี้ยังไม่มีทฤษฎีใดอธิบายได้ว่าทำไม M. ของอนุภาคมูลฐานจึงสร้างสเปกตรัมของค่าที่ไม่ต่อเนื่องกัน และยิ่งไปกว่านั้น ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดสเปกตรัมนี้ได้
ในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ สนามแม่เหล็กของวัตถุที่สร้างสนามโน้มถ่วงจะกำหนดสิ่งที่เรียกว่า รัศมีแรงโน้มถ่วงร่างกาย R gr = 2GM/c 2
. เนื่องจากแรงโน้มถ่วงไม่มีรังสีรวมทั้งแสงสามารถออกไปนอกเหนือพื้นผิวของร่างกายที่มีรัศมี R £ R gr . ดาวขนาดนี้จะมองไม่เห็น จึงถูกเรียกขานว่า หลุมดำ". เทห์ฟากฟ้าดังกล่าวต้องมีบทบาทสำคัญในจักรวาล
Lit.: Jammer M. , แนวคิดเรื่องมวลในฟิสิกส์คลาสสิกและสมัยใหม่แปลจากภาษาอังกฤษ, M. , 1967; Khaikin S. E. , รากฐานทางกายภาพของกลศาสตร์, M. , 1963; หนังสือเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น แก้ไขโดย G. S. Landsberg, 7th ed., vol. 1, M., 1971.
ย่า เอ. สโมโรดินสกี้.
สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .
ดูว่า "มวล (ปริมาณทางกายภาพ)" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:
- (lat. massa, lit. lump, lump, piece) ทางกายภาพ คุณค่า หนึ่งใน har to matter ซึ่งกำหนดแรงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงของมัน ผู้ช่วย แนวคิดของ "ม." ถูกนำมาใช้ในกลศาสตร์โดย I. Newton ในนิยามของโมเมนตัม (จำนวนการเคลื่อนที่) ของโมเมนตัมของร่างกาย p สัดส่วน ... ... สารานุกรมทางกายภาพ
- (lat. มาสซา). 1) ปริมาณของสารในวัตถุโดยไม่คำนึงถึงรูปแบบ ร่างกาย เรื่อง. 2) ในหอพัก: บางสิ่งบางอย่างจำนวนมาก พจนานุกรมคำต่างประเทศรวมอยู่ในภาษารัสเซีย Chudinov A.N. , 1910. MASS 1) ในฟิสิกส์ปริมาณ ... ... พจนานุกรมคำต่างประเทศของภาษารัสเซีย
- - 1) ตามความหมายทางวิทยาศาสตร์ตามธรรมชาติ ปริมาณของสสารที่มีอยู่ในร่างกาย; ความต้านทานของร่างกายต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ (ความเฉื่อย) เรียกว่ามวลเฉื่อย หน่วยทางกายภาพของมวลคือมวลเฉื่อยของน้ำ 1 cm3 ซึ่งก็คือ 1 g (กรัม ... ... สารานุกรมปรัชญา
น้ำหนัก- (ในมุมมองปกติ) ปริมาณของสารที่มีอยู่ในร่างกายที่กำหนด; คำจำกัดความที่แน่นอนนั้นมาจากกฎพื้นฐานของกลศาสตร์ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน "การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่เป็นสัดส่วนกับแรงกระทำและมี ... ... สารานุกรมทางการแพทย์ขนาดใหญ่
สรีรวิทยา ค่าลักษณะไดนามิก เอสวี วา เทปา I. m. รวมอยู่ในกฎข้อที่สองของนิวตัน (และด้วยเหตุนี้จึงเป็นหน่วยวัดความเฉื่อยของร่างกาย) เท่ากับแรงโน้มถ่วง มวล (ดู MASS) พจนานุกรมสารานุกรมกายภาพ. มอสโก: สารานุกรมโซเวียต. กองบรรณาธิการเอ... สารานุกรมทางกายภาพ
- (มวลหนัก) ทางกายภาพ ค่าที่กำหนดลักษณะพลังของร่างกายเป็นแหล่งของแรงโน้มถ่วง เท่ากับมวลเฉื่อย (ดูมวล). พจนานุกรมสารานุกรมกายภาพ. มอสโก: สารานุกรมโซเวียต. หัวหน้าบรรณาธิการ A.M. Prokhorov 2526... สารานุกรมทางกายภาพ
สรีรวิทยา ค่าเท่ากับอัตราส่วนของมวลที่จะนับใน VA หน่วย M. m. (ใน SI) kg / mol. M \u003d m / n โดยที่ M M. m. ใน kg / mol, m คือมวลใน va เป็น kg, n คือตัวเลขใน va ในหน่วยโมล ค่าตัวเลข M. m., vyraz. เป็นกก./โมล เท่ากัน น้ำหนักโมเลกุลหารด้วย... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่ - ขนาดตัวอักษรทางกายภาพ วัตถุหรือปรากฏการณ์ของโลกวัตถุซึ่งพบได้ทั่วไปในวัตถุหรือปรากฏการณ์หลายอย่างในลักษณะคุณสมบัติ สัมพันธ์กันแต่เป็นรายบุคคลในปริมาณ ความสัมพันธ์ของแต่ละคน เช่น มวล ความยาว พื้นที่ ปริมาตร กำลังไฟฟ้า ปัจจุบัน F ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่
เกี่ยวกับสาระสำคัญทางกายภาพของมวล
Brusin SD, Brusin L.D.
คำอธิบายประกอบ. มีการอธิบายแก่นแท้ทางกายภาพของมวลซึ่งให้โดยนิวตัน และแสดงให้เห็นว่าแก่นแท้ทางกายภาพของมวลนั้นบิดเบี้ยวในตำราเรียนสมัยใหม่
พารามิเตอร์ น้ำหนักเปิดตัวครั้งแรกโดย Newton และกำหนดสูตรดังนี้: "ปริมาณของสสาร (มวล) เป็นตัววัดของสิ่งนั้น กำหนดตามสัดส่วนของความหนาแน่นและปริมาตรของสสาร". ก่อนหน้านี้ปริมาณของสารถูกกำหนดโดยการชั่งน้ำหนัก อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าทองคำชิ้นเดียวกันมีน้ำหนักที่เสามากกว่าที่เส้นศูนย์สูตร ดังนั้นการแนะนำพารามิเตอร์ง่าย ๆ ที่กำหนดปริมาณของสสาร (สาร) ในร่างกายอย่างชัดเจนจึงเป็นข้อดีสูงสุดของอัจฉริยะของนิวตัน อนุญาติ กำหนดกฎการเคลื่อนที่และปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย
ประการแรก นิวตันกำหนดโมเมนตัมของร่างกายเป็นสัดส่วนกับปริมาณของสสาร (มวล) ของร่างกาย จากนั้นจึงกำหนดความเฉื่อยของร่างกาย (ระบุสัดส่วนของมันกับมวลของร่างกาย) ในสูตรต่อไปนี้: “ พลังโดยธรรมชาติของสสารคือความสามารถในการต้านทานที่มีอยู่ในตัวตามที่ทุก ๆ ตัวเดียวเนื่องจากเหลือไว้สำหรับตัวมันเองรักษาสถานะการพักหรือการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ คำจำกัดความนี้เป็นพื้นฐานของกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน เราจะใส่ใจ ว่าความเฉื่อยของร่างกายเป็นสมบัติของสสาร มีลักษณะเป็นมวลของร่างกาย
ตามกฎของนิวตัน II ปริมาณของสสาร (มวล) ของร่างกายส่งผลต่อความเร่งที่ร่างกายได้รับด้วยแรงเท่ากัน และตามกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน วัตถุทั้งหมดจะถูกดึงดูดเข้าหากันด้วยแรงที่ เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวล (ปริมาณของสสาร) แรงเหล่านี้เรียกว่าแรงโน้มถ่วง จากการทดลอง กฎข้อนี้สำหรับหน่วยงานใดๆ ก็ได้แสดงโดยคาเวนดิช ดังนั้นมวลกายเดียวกันจึงมีคุณสมบัติความโน้มถ่วงและเฉื่อย (ตามนิวตัน นี่เป็นเพราะ ในเกิดจากแรงของสสาร)
ในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ให้คำจำกัดความของมวลดังต่อไปนี้: “มวลของวัตถุคือปริมาณทางกายภาพที่เป็นตัววัดคุณสมบัติเฉื่อยและความโน้มถ่วงของมัน” เราไม่รู้ว่าใครและเหตุใดจึงต้องบิดเบือนความหมายทางกายภาพที่ลึกและเรียบง่ายของแนวคิดเรื่องมวลที่นิวตันให้ไว้ (ไม่ใช่มวลเป็นตัววัดคุณสมบัติเฉื่อยของวัตถุ แต่คุณสมบัติเฉื่อยของร่างกายถูกกำหนดโดยมวลของมัน ). นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จำเป็นต้องแยกแยะคำถามสำคัญนี้ การบิดเบือนสาระสำคัญทางกายภาพของมวลทำให้เกิดสิ่งต่อไปนี้:
1. แนวคิดปรากฏ มวลเฉื่อยและ มวลโน้มถ่วง,และต้องใช้ความพยายามอย่างมากและการทดลองหลายครั้งโดย Eotvos เพื่อพิสูจน์ความเท่าเทียมกันของมวลเฉื่อยและความโน้มถ่วง แม้ว่าคำจำกัดความของมวลที่นิวตันให้ไว้จะแสดงให้เห็นชัดเจนว่ามวลนั้นเป็นหนึ่งเดียว แต่มีคุณสมบัติเฉื่อยและความโน้มถ่วง
2. เพื่อความเข้าใจผิดเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความเข้าใจผิดของมวล ตัวอย่างเช่น สาระสำคัญของความหนาแน่นของร่างกายไม่ใช่ปริมาณความเฉื่อยต่อหน่วยปริมาตร แต่เป็นปริมาณของสสาร (สาร) ต่อหน่วยปริมาตร
ความเข้าใจที่ผิดพลาดในสาระสำคัญทางกายภาพของมวลมีอยู่ในตำราเรียนทุกเล่มรวมถึงตำราเรียนและ อนุชนรุ่นหลังเข้าใจผิดถึงแก่นแท้ทางกายภาพของมวลชน. นั่นเป็นเหตุผลที่ จำเป็นต้องแก้ไขสถานการณ์นี้โดยแนะนำคำจำกัดความข้างต้นของมวลที่นิวตันให้ไว้ในตำราเรียนทั้งหมด
วรรณกรรม:
1. Newton, I. "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ",
M. , "Nauka", 1989, หน้า. 22
2. อ้างแล้ว, หน้า. 25
3. A. A. Detlaf และ B. M. Yavorsky, Handbook of Physics, M. Nauka, 1974, p. 36
แนวความคิดที่เราคุ้นเคยตั้งแต่เด็กปฐมวัยคือมวล และในทางฟิสิกส์ ความยากลำบากบางอย่างเกี่ยวข้องกับการศึกษา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดให้ชัดเจนว่าจะรับรู้ได้อย่างไร? แล้วทำไมน้ำหนักไม่เท่ากัน?
การหามวล
ความหมายทางวิทยาศาสตร์ตามธรรมชาติของปริมาณนี้คือการกำหนดปริมาณของสสารที่มีอยู่ในร่างกาย สำหรับการกำหนด เป็นเรื่องปกติที่จะใช้อักษรละติน m หน่วยวัดในระบบมาตรฐานคือกิโลกรัม ในงานและชีวิตประจำวันมักใช้สิ่งนอกระบบ: กรัมและตัน
ในหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน คำตอบสำหรับคำถาม: "มวลคืออะไร" ในการศึกษาปรากฏการณ์ความเฉื่อย จากนั้นถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของร่างกายในการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการเคลื่อนที่ ดังนั้นมวลจึงเรียกว่าเฉื่อย
น้ำหนักคืออะไร?
อย่างแรก มันคือแรง นั่นคือเวกเตอร์ ในทางกลับกัน มวลเป็นน้ำหนักสเกลาร์ที่ติดอยู่กับส่วนรองรับหรือระบบกันสะเทือนเสมอ และมุ่งไปในทิศทางเดียวกับแรงโน้มถ่วง นั่นคือในแนวตั้งลง
สูตรคำนวณน้ำหนักขึ้นอยู่กับว่าส่วนรองรับ (ช่วงล่าง) นี้เคลื่อนที่หรือไม่ เมื่อระบบหยุดนิ่ง นิพจน์ต่อไปนี้จะถูกใช้:
P \u003d ม. * ก.โดยที่ P (ในแหล่งภาษาอังกฤษใช้ตัวอักษร W) คือน้ำหนักของร่างกาย g คือความเร่งของการตกอย่างอิสระ สำหรับโลก g มักจะเท่ากับ 9.8 m / s 2
สูตรมวลสามารถได้มาจากมัน: ม. = พี / ก.
เมื่อเลื่อนลงนั่นคือในทิศทางของน้ำหนักค่าของมันจะลดลง ดังนั้นสูตรจึงอยู่ในรูปแบบ:
P \u003d m (g - a)โดยที่ "a" คือความเร่งของระบบ
นั่นคือเมื่อความเร่งทั้งสองมีค่าเท่ากัน จะสังเกตเห็นสภาวะไร้น้ำหนักเมื่อน้ำหนักของร่างกายเป็นศูนย์
เมื่อร่างกายเริ่มเคลื่อนขึ้นข้างบน พวกเขาพูดถึงการเพิ่มน้ำหนัก ในสถานการณ์นี้ จะเกิดสภาวะโอเวอร์โหลด เนื่องจากน้ำหนักตัวเพิ่มขึ้นและสูตรจะมีลักษณะดังนี้:
P \u003d m (g + a)
มวลสัมพันธ์กับความหนาแน่นอย่างไร?
สารละลาย. 800 กก./ม. 3 . หากต้องการใช้สูตรที่ทราบอยู่แล้ว คุณจำเป็นต้องทราบปริมาตรของจุดนั้น คำนวณได้ง่ายถ้าเราหาจุดทรงกระบอก จากนั้นสูตรปริมาตรจะเป็น:
V = π * r 2 * ชม.
นอกจากนี้ r คือรัศมีและ h คือความสูงของกระบอกสูบ จากนั้นปริมาตรจะเท่ากับ 668794.88 ม. 3 ตอนนี้คุณสามารถคำนวณมวล มันจะเป็นดังนี้: 535034904 กก.
ตอบ มวลน้ำมันประมาณ 535036 ตัน
งานหมายเลข 5สภาพ: ความยาวของสายโทรศัพท์ที่ยาวที่สุดคือ 15151 กม. มวลของทองแดงที่ผลิตได้คือเท่าใดถ้าหน้าตัดของสายไฟคือ 7.3 ซม. 2?
สารละลาย. ความหนาแน่นของทองแดงคือ 8900 กก./ม. 3 ปริมาตรหาได้จากสูตรที่ประกอบด้วยผลคูณของพื้นที่ฐานและความสูง (นี่คือความยาวของสาย) ของกระบอกสูบ แต่ก่อนอื่นคุณต้องแปลงพื้นที่นี้เป็นตารางเมตร นั่นคือหารตัวเลขนี้ด้วย 10000 หลังจากคำนวณแล้วปรากฎว่าปริมาตรของสายเคเบิลทั้งหมดจะเท่ากับ 11000 ม. 3 โดยประมาณ
ตอนนี้เราต้องคูณค่าความหนาแน่นและปริมาตรเพื่อค้นหาว่ามวลมีค่าเท่ากับเท่าใด ผลที่ได้คือเลข 97900000 กก.
คำตอบ: มวลของทองแดงคือ 97900 ตัน
อีกเรื่องที่เกี่ยวข้องกับมวล
งานหมายเลข 6สภาพ: เทียนที่ใหญ่ที่สุดน้ำหนัก 89867 กก. มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.59 ม. สูงเท่าไหร่?
สารละลาย. ความหนาแน่นของขี้ผึ้ง - 700 กก. / ม. 3 จะต้องหาความสูงจาก นั่นคือ V ต้องหารด้วยผลคูณของ π และกำลังสองของรัศมี
และปริมาตรนั้นคำนวณโดยมวลและความหนาแน่น ปรากฎว่าเท่ากับ 128.38 ม. 3 ความสูง 24.38 ม.
คำตอบ: ความสูงของเทียนคือ 24.38 ม.
คำถามหลักของหลักสูตรฟิสิกส์ (1 ภาคเรียน)
1. แบบจำลองทางฟิสิกส์และเทคโนโลยี แบบจำลองทางกายภาพและคณิตศาสตร์ ปัญหาความแม่นยำในการสร้างแบบจำลอง
เพื่ออธิบายการเคลื่อนไหวของร่างกาย แบบจำลองทางกายภาพต่างๆ ถูกนำมาใช้โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของงานเฉพาะ ไม่มีปัญหาทางกายภาพที่สามารถแก้ไขได้อย่างแน่นอน รับค่าประมาณเสมอ
2. การเคลื่อนไหวทางกล ประเภทของการเคลื่อนไหวทางกล จุดวัสดุ ระบบอ้างอิง ความเร็วเฉลี่ย. ความเร็วทันที อัตราเร่งเฉลี่ย. อัตราเร่งทันที ความเร็วและความเร่งของจุดวัสดุในรูปอนุพันธ์ของเวกเตอร์รัศมีเทียบกับเวลา
การเคลื่อนไหวทางกล -เปลี่ยนตำแหน่งของร่างกาย (หรือส่วนต่างๆ ของร่างกาย) ที่สัมพันธ์กันในอวกาศเมื่อเวลาผ่านไป
ประเภทของการเคลื่อนไหวทางกล:การแปลและการหมุนเวียน
จุดวัสดุ -ร่างกายที่มีมิติสามารถละเลยได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด
ระบบอ้างอิง -ชุดระบบพิกัดและนาฬิกา
ความเร็วเฉลี่ย -
ความเร็วทันที - 
อัตราเร่งเฉลี่ยและทันที - 
3. ความโค้งและรัศมีความโค้งของวิถี ความเร่งแบบปกติและแบบสัมผัส ความเร็วเชิงมุมและความเร่งเชิงมุมในรูปของเวกเตอร์ การเชื่อมต่อของความเร็วเชิงมุมและความเร่งเชิงมุมกับความเร็วเชิงเส้นและความเร่งของจุดต่างๆ ของวัตถุที่กำลังหมุน
ความโค้ง -ระดับความโค้งของเส้นโค้งแบน ส่วนกลับของความโค้ง - รัศมีความโค้ง
อัตราเร่งปกติ: 
การเร่งความเร็วสัมผัส:
ความเร็วเชิงมุม:
การเร่งความเร็วเชิงมุม: 
การเชื่อมต่อ:
4. แนวคิดเรื่องมวลและแรง กฎของนิวตัน ระบบอ้างอิงเฉื่อย แรงระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุจะชี้ไปตามวิถีโคจรโค้ง
น้ำหนัก -ปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักของสสารที่กำหนดคุณสมบัติเฉื่อยและความโน้มถ่วงของมัน
ความแข็งแกร่ง -ปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ ซึ่งเป็นการวัดความเข้มของผลกระทบต่อวัตถุที่กำหนดของวัตถุอื่น เช่นเดียวกับเขตข้อมูล
กฎของนิวตัน:
1. มีกรอบอ้างอิงดังกล่าว ซึ่งสัมพันธ์กับวัตถุที่เคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ โดยรักษาความเร็วให้คงที่หากไม่มีวัตถุอื่นกระทำการกับวัตถุนั้น หรือชดเชยการกระทำของวัตถุเหล่านี้ COs ดังกล่าวคือ เฉื่อย
2. ความเร่งที่ร่างกายได้รับนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลลัพธ์ของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อร่างกาย และเป็นสัดส่วนผกผันกับมวลของร่างกาย: 
3. แรงที่วัตถุกระทำต่อกันมีลักษณะเดียวกัน โดยมีขนาดและทิศทางเท่ากันตามเส้นตรงเส้นเดียวในทิศทางตรงกันข้าม: 
5. จุดศูนย์กลางมวลของระบบกลไกและกฎการเคลื่อนที่ของระบบ
ศูนย์มวล -จุดจินตภาพ C ซึ่งเป็นตำแหน่งที่กำหนดลักษณะการกระจายมวลของระบบนี้ 
6. แรงกระตุ้น ระบบแยก แรงภายนอกและภายใน. กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและการเชื่อมต่อกับความเป็นเนื้อเดียวกันของอวกาศ
แรงกระตุ้น -ปริมาณการเคลื่อนไหว ซึ่งก็คือ
ระบบแยก -ระบบกลไกของร่างกายที่ไม่ได้กระทำโดยแรงภายนอก
กองกำลัง อันตรกิริยาระหว่างจุดวัสดุของระบบกลไกเรียกว่า ภายใน.
กองกำลัง, โดยที่ร่างกายภายนอกทำหน้าที่เกี่ยวกับจุดวัสดุของระบบเรียกว่า ภายนอก.
โมเมนตัมไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา: 
7. การเคลื่อนไหวของร่างกายที่มีมวลแปรผัน แรงขับเจ็ท สมการเมชเชอร์สกี้ สมการซิออลคอฟสกี
การเคลื่อนที่ของวัตถุบางส่วนจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของมวล ตัวอย่างเช่น มวลของจรวดลดลงเนื่องจากการไหลออกของก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง
แรงปฏิกิริยา -แรงที่เกิดจากการกระทำต่อวัตถุที่กำหนดของมวลที่แนบมา (หรือแยกออกจากกัน)
สมการเมชเชอร์สกี้: 
สมการ Tsiolkovsky: 
,ที่ไหน และ -ความเร็วของการไหลออกของก๊าซเทียบกับจรวด
8. พลังงาน. ประเภทของพลังงาน การทำงานของแรงและการแสดงออกของมันผ่านอินทิกรัลโค้ง พลังงานจลน์ของระบบกลไกและการเชื่อมต่อกับงานของแรงภายนอกและภายในที่ใช้กับระบบ พลัง. หน่วยของงานและกำลัง
พลังงาน- การวัดแบบสากลของการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ในรูปแบบต่างๆ พลังงานรูปแบบต่างๆ สัมพันธ์กับรูปแบบการเคลื่อนที่ของสสารต่างๆ ดังนี้ เครื่องกล ความร้อน แม่เหล็กไฟฟ้า นิวเคลียร์ ฯลฯ
บังคับทำงาน:
พลัง:
หน่วยงาน- จูล (J): 1 J คืองานที่ทำโดยแรง 1 N บนเส้นทาง 1 ม. (1 J = 1 N m)
หน่วยพลังงาน -วัตต์ (W): 1 W คือกำลังงานที่ 1 J เสร็จสิ้นใน 1 วินาที (1 W = 1 J/s)
9. กองกำลังอนุรักษ์นิยมและไม่อนุรักษ์นิยม พลังงานศักย์ในสนามโน้มถ่วงที่เป็นเนื้อเดียวกันและเป็นศูนย์กลาง พลังงานศักย์ของสปริงที่บิดเบี้ยวแบบยืดหยุ่น
กองกำลังอนุรักษ์นิยมแรงทั้งหมดที่กระทำกับอนุภาคจากด้านข้างของสนามกลาง: ยืดหยุ่น โน้มถ่วง และอื่นๆ กองกำลังทั้งหมดที่ไม่อนุรักษ์นิยม ไม่อนุรักษ์นิยม: แรงเสียดทาน
10. กฎการอนุรักษ์พลังงานและความเชื่อมโยงกับความเป็นเนื้อเดียวกันของเวลา กฎการอนุรักษ์พลังงานกล การกระจายพลังงาน กองกำลังกระจาย
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล: ใน ระบบของร่างกายระหว่างกันเท่านั้น ซึ่งอนุรักษ์นิยมแรง พลังงานกลทั้งหมดถูกสงวนไว้ กล่าวคือ ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
กฎการอนุรักษ์พลังงานกลเกี่ยวข้องกับ ความสม่ำเสมอของเวลาความเป็นเนื้อเดียวกันของเวลาเป็นที่ประจักษ์ในความจริงที่ว่ากฎทางกายภาพนั้นไม่แปรผันตามการเลือกต้นกำเนิดของเวลา
การกระจายพลังงาน -พลังงานกลค่อยๆ ลดลงเนื่องจากการเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปแบบอื่น (ที่ไม่ใช่ทางกล)
กองกำลังกระจาย- แรงที่กระทำต่อระบบกลไก พลังงานกลทั้งหมดจะลดลง
