Koncept, ki ga poznamo že od zgodnjega otroštva, je masa. In vendar je pri fiziki nekaj težav povezanih z njenim preučevanjem. Zato je treba jasno opredeliti, kaj je masa. Kako jo lahko prepoznaš? In zakaj ni enako teži?
Določanje mase
Naravnoznanstveni pomen te vrednosti je, da določa količino snovi, ki je v telesu. Za njegovo označevanje je običajno uporabiti latinsko črko m. Merska enota v standardnem sistemu je kilogram. Pri opravilih in vsakdanjem življenju se pogosto uporabljajo tudi izvensistemske: grami in tone.
V šolskem tečaju fizike je odgovor na vprašanje: "Kaj je masa?" podano pri preučevanju pojava vztrajnosti. Potem je opredeljena kot sposobnost telesa, da se upre spremembi hitrosti svojega gibanja. Zato se masa imenuje tudi inertna.
Kaj je teža?
Prvič, to je sila, torej vektor. Masa je skalarna količina. Vektor teže je vedno pritrjen na oporo ali vzmetenje in je usmerjen v isto smer kot gravitacija, to je navpično navzdol.
Formula za izračun teže je odvisna od tega, ali jeta podpora (vzmetenje). V primeru mirovanja sistema se uporablja naslednji izraz:
Р=mg, kjer je Р (v angleških virih se uporablja črka W) teža telesa, g je pospešek prostega padca. Za zemljo je g običajno enak 9,8 m/s2.
Iz nje lahko izpeljemo formulo mase: m=P / g.
Pri premikanju navzdol, torej v smeri teže, se njegova vrednost zmanjša. Zato formula postane:
Р=m (g - a). Tukaj je "a" pospešek sistema.
To pomeni, da ko sta ta dva pospeška enaka, opazimo stanje breztežnosti, ko je telesna teža nič.
Ko se telo začne premikati navzgor, govorijo o povečanju telesne teže. V tem primeru pride do stanja preobremenitve. Ker se telesna teža poveča in bo njegova formula izgledala takole:
P=m (g + a).
Kako je masa povezana z gostoto?
Zelo preprosto. Večja kot je gostota snovi, iz katere je telo sestavljeno, pomembnejša bo njegova masa. Konec koncev je gostota opredeljena kot razmerje dveh količin. Prva od teh je masa, prostornina je druga. Za označevanje te vrednosti je bila izbrana grška črka ρ. Merska enota je razmerje med kilogramom in kubičnim metrom.
Na podlagi zgornjega ima formula za maso naslednjo obliko:
m=ρV, v katerem črka V označuje prostornino telesa.
Zabavna opravila
Po razjasnitvi vprašanja, kaj je masa, lahko začnete reševati težave. Tisti izmed njihki imajo privlačno vsebino, bodo študente bolj zanimali.
Naloga številka 1. Pogoj: Winnie the Pooh je prejel dva enaka litrska lončka. Ena vsebuje med, druga pa olje. Kako vedeti, kateri med je notri, ne da bi jih odprli?
Odločitev. Gostota medu je večja od gostote masla. Prvi je 1430 kg/m3, drugi pa 920 kg/m3. Zato bo pri enaki količini lončkov tisti z medom težji.
Za natančnejši odgovor na vprašanje o problemu boste morali izračunati maso medu in olja v lončkih. Njihova prostornina je znana - je 1 liter. Toda pri izračunih boste potrebovali vrednost v kubičnih metrih. Torej je prva stvar prevesti. En m3 vsebuje 1000 litrov. Zato boste morali pri izračunu rezultata vzeti vrednost prostornine, ki je enaka 0,001 m3.
Sedaj je mogoče uporabiti formulo mase, pri kateri se gostota pomnoži z prostornino. Po preprostih izračunih dobimo naslednje masne vrednosti: 1,43 kg in 0,92 kg za med in olje.
Odgovor: lonec z medom je težji.
Problem št. 2. Stanje: Klovn brez težav dvigne utež, na kateri piše, da je njegova masa 500 kilogramov. Kolikšna je dejanska masa uteži, če je njena prostornina 5 litrov in je material, iz katerega je izdelana, pluta?
Odločitev. V tabeli morate najti vrednost gostote plute. Enako je 240 kg/m3. Zdaj morate prevesti vrednost prostornine, dobite 0,005 m3.
Če poznamo te količine, ni težko uporabiti že znane formule zapreštejte maso lažne teže. Izkazalo se je, da je enako 1,2 kg. Zdaj razumem, zakaj klovn sploh ni trd.
Odgovori. Dejanska masa kettlebella je 1,2 kg.
Problem št. 3. Stanje: duh je sedel v svetilki, katere prostornina ni znana. Toda njegova gostota je bila v tistem trenutku 40.000 kg/m3. Ko je bil izpuščen iz steklenice, je začel imeti parametre običajnega človeškega telesa: prostornina 0,08 m3, gostota 1000 kg/m3. Kolikšna je prostornina svetilke?
Odločitev. Najprej morate ugotoviti njegovo maso v normalnem stanju. To bo enako 80 kg. Zdaj lahko nadaljujemo z iskanjem prostornine svetilke. Predvidevamo, da Jean zaseda ves prostor v njej. Nato morate maso deliti z gostoto, to je 80 z 40 000. Vrednost bo 0,002 m3. Kar je enako dvema litroma.
Odgovori. Prostornina svetilke je 2 litra.
Težave z izračunom mase
Nadaljevanje pogovora o tem, kaj je masa, naj bo rešitev nalog, povezanih z življenjem. Tu sta dve situaciji, ki bosta jasno prikazali uporabo znanja v praksi.
Problem št. 4. Stanje: Leta 1979 se je zgodila nesreča tankerja, zaradi katere je nafta prišla v zaliv. Njegov madež je imel premer 640 m in debelino približno 208 cm. Kakšna je masa razlitega olja?
Odločitev. Gostota olja je 800 kg/m3. Če želite uporabiti že znano formulo, morate poznati volumen madeža. To je enostavno izračunati, če vzamemo mesto za valj. Potem bo formula za volumen:
V=πr2h.
Poleg tega je r polmer, h pa višina valja. Potem bo prostornina enaka 668794,88 m3. Zdaj lahko izračunate maso. Izkazalo se bo takole: 535034904 kg.
Odgovor: masa nafte je približno enaka 535036 ton.
Problem 5 Pogoj: Dolžina najdaljšega telefonskega kabla je 15151 km. Kolikšna je masa bakra, ki je šla v njegovo izdelavo, če je presek žic 7,3 cm2?
Odločitev. Gostota bakra je 8900 kg/m3. Prostornino najdemo s formulo, ki vsebuje zmnožek površine podnožja in višine (tukaj dolžine kabla) valja. Toda najprej morate to površino pretvoriti v kvadratne metre. To pomeni, da to število razdelite na 10000. Po izračunih se izkaže, da je prostornina celotnega kabla približno enaka 11000 m3.
Zdaj morate pomnožiti vrednosti gostote in prostornine, da ugotovite, kakšna je masa. Rezultat je številka 97900000 kg.
Odgovor: masa bakra je 97900 ton.
Še en množični izziv
Problem 6. Stanje: Največja sveča, ki tehta 89867 kg, je imela premer 2,59 m. Kakšna je bila njena višina?
Odločitev. Gostota voska - 700 kg/m3. Višino bo treba najti iz formule za prostornino. To pomeni, da je treba V deliti z zmnožkom π in kvadratom polmera.
In sam volumen se izračuna z maso in gostoto. Izkazalo se je, da je enako 128,38 m3. Višina je bila 24,38 m.
Odgovor: višina sveče je 24,38 m.
