Razumijevanje fizičkih pojmova i poznavanje definicija veličina igra važnu ulogu u proučavanju različitih zakona i rješavanju problema u fizici. Jedan od osnovnih koncepata je koncept tjelesne mase. Pogledajmo bliže pitanje: šta je tjelesna težina?
Historija
Uzimajući u obzir savremeni pogled na fiziku, slobodno se može reći da je masa tijela karakteristika koja se manifestuje tokom kretanja, tokom interakcije između stvarnih objekata, kao i tokom atomskih i nuklearnih transformacija. Međutim, ovo shvatanje mase oblikovalo se sasvim nedavno, bukvalno u prvim decenijama 20. veka, zahvaljujući teoriji relativnosti koju je stvorio Ajnštajn.
Vraćajući se dalje u istoriju, podsećamo da su neki filozofi antičke Grčke verovali da pokret ne postoji, pa nije postojao koncept telesne mase. Ipak, postojao je koncept tjelesne težine. Da biste to učinili, dovoljno je podsjetiti se na Arhimedov zakon. Težina je povezana s tjelesnom težinom. Međutim, nisu iste vrijednosti.
BU modernoj eri, zahvaljujući djelima Descartea, Galilea i posebno Newtona, formirani su koncepti dvije različite mase:
- inercijalni;
- gravitacijski.
Kako se kasnije ispostavilo, oba tipa tjelesne mase su iste vrijednosti, što je po svojoj prirodi karakteristično za sve objekte oko nas.
Inercijalni
Govoreći o inercijskoj masi, mnogi fizičari počinju da daju formulu za drugi Newtonov zakon, u kojoj su sila, masa tijela i ubrzanje povezani u jednu jednakost. Međutim, postoji fundamentalniji izraz iz kojeg je sam Njutn formulisao svoj zakon. Radi se o količini kretanja.
U fizici se impuls shvaća kao vrijednost jednaka proizvodu tjelesne mase m i brzine njegovog kretanja u prostoru v, odnosno:
p=mv
Za bilo koje tijelo, vrijednosti p i v su vektorske varijable karakteristike. Vrijednost m je neka konstanta koeficijenta za razmatrano tijelo, koje povezuje p i v. Što je ovaj koeficijent veći, to će biti veća vrijednost p pri konstantnoj brzini i teže je zaustaviti kretanje. To jest, masa tijela je karakteristika njegovih inercijskih svojstava.
Koristeći pisani izraz za p, Newton je dobio svoj poznati zakon, koji matematički opisuje promjenu momenta. Obično se izražava u sljedećem obliku:
F=ma
Ovdje je F sila koja djeluje na tijelo mase m i daje mu ubrzanje a. Kao uu prethodnom izrazu, masa m je faktor proporcionalnosti između dvije vektorske karakteristike. Što je veća masa tijela, teže je promijeniti njegovu brzinu (manju od a) uz pomoć konstantne sile F.
Gravitacija
Kroz istoriju, čovečanstvo je pratilo nebo, zvezde i planete. Kao rezultat brojnih zapažanja u 17. veku, Isak Njutn je formulisao svoj zakon univerzalne gravitacije. Prema ovom zakonu, dva masivna objekta se privlače jedan prema drugom srazmjerno dvije konstante M1 i M2 i obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenost R između njih, odnosno:
F=GM1 M2 / R2
Ovde je G gravitaciona konstanta. Konstante M1 i M2 nazivaju se gravitacionim masama objekata u interakciji.
Dakle, gravitaciona masa tijela je mjera sile privlačenja između stvarnih objekata, koja nema nikakve veze sa inercijskom masom.
Tjelesna težina i masa
Ako se gornji izraz primijeni na silu gravitacije na našoj planeti, tada se može napisati sljedeća formula:
F=mg, gdje je g=GM / R2
Ovde su M i R masa naše planete i njen poluprečnik, respektivno. Vrijednost g je ubrzanje slobodnog pada poznato svakom školarcu. Slovo m označava gravitacionu masu tijela. Ova formula vam omogućava da izračunate silu privlačenja od strane Zemlje tijela s masom m.
Prema Njutnovom trećem zakonu, sila F mora bitijednaka je reakciji oslonca N na koji tijelo počiva. Ova jednakost nam omogućava da uvedemo novu fizičku veličinu - težinu. Težina je sila kojom tijelo rasteže ovjes ili pritiska određeni oslonac.
Mnogi ljudi koji nisu upoznati sa fizikom ne razlikuju koncepte težine i mase. Istovremeno, to su potpuno različite vrijednosti. Mjere se u različitim jedinicama (masa u kilogramima, težina u njutnima). Osim toga, težina nije karakteristika tijela, ali masa jeste. Ipak, možete izračunati masu tijela m, znajući njegovu težinu P. To se radi pomoću sljedeće formule:
m=P / g
Masa je jedna karakteristika
Gore je navedeno da masa tijela može biti gravitacijska i inercijska. U razvoju svoje teorije relativnosti, Albert Ajnštajn je pošao od pretpostavke da označene vrste mase predstavljaju istu karakteristiku materije.
Do sada su vršena brojna mjerenja oba tipa tjelesnih masa u različitim situacijama. Sva ova mjerenja dovela su do zaključka da se gravitacijska i inercijska masa međusobno poklapaju sa preciznošću instrumenata koji su korišteni za njihovo određivanje.
Brzi razvoj nuklearne energije sredinom prošlog veka produbio je razumevanje koncepta mase, za koju se pokazalo da je povezana sa energijom kroz konstantu brzine svetlosti. Energija i masa tijela je manifestacija neke jedinstvene esencije materije.
