Razumevanje fizikalnih izrazov in poznavanje definicij količin igra pomembno vlogo pri preučevanju različnih zakonov in pri reševanju problemov v fiziki. Eden od temeljnih konceptov je koncept telesne mase. Poglejmo si podrobneje vprašanje: kaj je telesna teža?
Zgodovina
Ob upoštevanju sodobnega pogleda na fiziko lahko varno rečemo, da je masa telesa lastnost, ki se kaže med gibanjem, med interakcijo med resničnimi predmeti, pa tudi med atomskimi in jedrskimi transformacijami. Vendar se je to razumevanje mase oblikovalo pred kratkim, dobesedno v prvih desetletjih 20. stoletja, zahvaljujoč teoriji relativnosti, ki jo je ustvaril Einstein.
Če se vrnemo dlje v zgodovino, se spomnimo, da so nekateri filozofi stare Grčije verjeli, da gibanje ne obstaja, zato ni bilo pojma telesne mase. Kljub temu je obstajal koncept telesne teže. Če želite to narediti, je dovolj, da se spomnite Arhimedovega zakona. Teža je povezana s telesno težo. Vendar pa nista enake vrednosti.
BV moderni dobi so se po zaslugi del Descartesa, Galilea in zlasti Newtona oblikovali koncepti dveh različnih mas:
- inercialni;
- gravitacijski.
Kot se je kasneje izkazalo, sta obe vrsti telesne mase enake vrednosti, ki je po svoji naravi značilna za vse predmete okoli nas.
inercialno
Ko že govorimo o inercijski masi, mnogi fiziki začenjajo podajati formulo za drugi Newtonov zakon, v katerem so sila, telesna masa in pospešek povezani v eno enakost. Vendar pa obstaja bolj temeljni izraz, iz katerega je Newton sam oblikoval svoj zakon. Gre za količino gibanja.
V fiziki se zagon razume kot vrednost, enaka produktu telesne mase m in hitrosti njenega gibanja v prostoru v, to je:
p=mv
Za katero koli telo sta vrednosti p in v vektorski spremenljivki značilnosti. Vrednost m je neka koeficientna konstanta za obravnavano telo, ki povezuje p in v. Večji kot je ta koeficient, večja bo vrednost p pri konstantni hitrosti in težje je ustaviti gibanje. To pomeni, da je masa telesa značilnost njegovih inercialnih lastnosti.
Z uporabo zapisanega izraza za p je Newton dobil svoj slavni zakon, ki matematično opisuje spremembo zagona. Običajno je izražena v naslednji obliki:
F=ma
Tukaj je F sila, ki deluje na telo z maso m in mu daje pospešek a. Kot vv prejšnjem izrazu je masa m faktor sorazmernosti med obema vektorjema. Večja kot je masa telesa, težje je spremeniti njegovo hitrost (manj kot a) s pomočjo konstantne delujoče sile F.
Gravity
Človeštvo je skozi zgodovino sledilo nebu, zvezdam in planetom. Kot rezultat številnih opazovanj v 17. stoletju je Isaac Newton oblikoval svoj zakon univerzalne gravitacije. Po tem zakonu se dva masivna predmeta privlačita drug proti drugemu sorazmerno z dvema konstantama M1 in M2 in obratno sorazmerno s kvadratom razdalja R med njima, to je:
F=GM1 M2 / R2
Tukaj je G gravitacijska konstanta. Konstanti M1 in M2 imenujemo gravitacijske mase medsebojno delujočih predmetov.
Tako je gravitacijska masa telesa merilo sile privlačnosti med resničnimi predmeti, ki nima nič opraviti z inercialno maso.
Telesna teža in masa
Če zgornji izraz uporabimo za silo gravitacije na našem planetu, potem lahko zapišemo naslednjo formulo:
F=mg, kjer je g=GM / R2
Tukaj sta M in R masa našega planeta oziroma njegov polmer. Vrednost g je pospešek prostega padca, ki ga pozna vsak šolar. Črka m označuje gravitacijsko maso telesa. Ta formula vam omogoča izračun sile privlačnosti telesa telesa z maso m.
s strani Zemlje
Po Newtonovem tretjem zakonu mora biti sila Fje enaka reakciji nosilca N, na katerem počiva telo. Ta enakost nam omogoča, da uvedemo novo fizikalno količino - težo. Teža je sila, s katero telo raztegne vzmetenje ali pritisne na določeno oporo.
Mnogi ljudje, ki ne poznajo fizike, ne razlikujejo med pojmoma teže in mase. Hkrati pa gre za popolnoma različne vrednote. Merijo se v različnih enotah (masa v kilogramih, teža v newtonih). Poleg tega teža ni lastnost telesa, je pa masa. Kljub temu lahko izračunate maso telesa m, če poznate njegovo težo P. To naredite z naslednjo formulo:
m=P / g
Masa je ena sama značilnost
Zgoraj je bilo ugotovljeno, da je masa telesa lahko gravitacijska in inercialna. Albert Einstein je pri razvoju svoje teorije relativnosti izhajal iz predpostavke, da označene vrste mase predstavljajo isto lastnost snovi.
Do sedaj so bile opravljene številne meritve obeh vrst telesnih mas v različnih situacijah. Vse te meritve so pripeljale do zaključka, da gravitacijska in vztrajnostna masa sovpadata med seboj z natančnostjo instrumentov, ki so bili uporabljeni za njihovo določanje.
Hiter razvoj jedrske energije sredi prejšnjega stoletja je poglobil razumevanje koncepta mase, ki se je izkazalo za povezano z energijo preko svetlobne hitrostne konstante. Energija in masa telesa sta manifestacija neke enotne esence snovi.
