мера инертности (см. Инерция) и гравитационных (см. Гравитация) свойств тел. От массы тела зависят: ускорения, которые приобретаются телом под действием разных сил и 2) силы гравитационного воздействия (притяжения) на данное тело со стороны других тел.

Отличное определение

Неполное определение ↓

МАССЫ

термин, обозначающий широкие круги населения. Он употребляется в двух более или менее явно выраженных противоположных смыслах: 1) в положительном, когда массы фактически отождествляются с народом (««народные массы»); 2) в отрицательном смысле, когда массы противопоставляются творческому меньшинству (в некоторых случаях – «элите»). Следует отличать понятие «масса» от понятия «толпа»: второе может иметь специальный социально-психологический смысл (случайное собрание людей, охваченных одними, чаще всего разрушительными, негативными эмоциями) либо использоваться в социальной философии как метафора («темная масса», т. е. Необразованная, стихийно действующая) .

Отличное определение

Неполное определение ↓

1)в естественнонаучном смысле количество вещества, содержащегося в теле; сопротивление тела изменению своего движения (инерция) называют инертной массой; физической единицей массы является инертная масса 1 см3 воды, что составляет 1 г (грамм массы). Каждое тело обладает также тяжелой массой, которая количественно соответствует инертной массе и которая определяет явление гравитации; см. также Энергия, Поля теория; 2) в социологическом смысле группа людей, внутри которой индивиды до известной степени теряют свою индивидуальность и благодаря взаимному влиянию приобретают схожие чувства, инстинкты, побуждения, волевые движения (см. Коллектив). Массы образуются под давлением экономической или духовной необходимости ("омассовление" индивидов). Образуется и действует масса в соответствии с закономерностью, изучение которой является задачей психологии масс и социологии. Буржуазное общество уже примерно с сер. 19 в., вследствие все более быстрого роста населения, стало приходить к убеждению, что оно преобразуется в общество масс. Эту форму общества многие социологи считали единственно возможной для европейской (т.е. для "современной") сферы цивилизации. Для такого общества характерны: массовая потребность в материальных и культурных благах и соответствующее массовое потребление, которое должно направляться частично техническим коллективом, частично государством (которое со своей стороны принимает характер организации масс). Это развитие ведет "в своем конечном результате к прогрессирующей всеобщей механизации, автоматизации и распределению функций во всех областях жизни, к законченной функциональной системе, состоящей из вещной аппаратуры и человеческих носителей этих функций. Все воспринятые под этим углом зрения явления (т.е. экономические, социальные и культурные) в возрастающей степени принимают характер чего-то субстанционально-опустошенного, в ценностном отношении нейтрального, короче говоря - чисто функциональный характер. Эти явления, т.о., выступают в жизни современного общества только в качестве функций др. функций, в совершенно определенных связях и процессах. Но они уже не обладают своей собственной, автономной силой воздействия и способностью самостоятельно формировать др. явления.

Отличное определение

Неполное определение ↓

от лат. massa – глыба, масса) – мера инертных и гравитац. свойств материальных объектов. Филос. значение понятия М. определяется его тесной связью с категориями материи, движения, пространства и времени. Исторически понятие М. формировалось в связи с понятием материи, ее меры и движения. Поиски меры материи связаны с определ. идеями о ее структуре и сохранении. Античный атомизм трактовал принцип неуничтожимости и несотворимости материи как сохранение неделимых, вечно существующих атомов. Опираясь на идеи атомизма, Ньютон ввел понятие М., или количества материи, как меры таковой, пропорциональной плотности и объему тела. Задача определения М. тела в принципе сводится здесь к тому или иному способу счета неделимых частиц материи в единице объема. Поиски законов движения материи вели к открытию фундаментальных свойств материальных объектов. Тела отличаются друг от друга не только числом частиц (количество материи), но, в частности, и свойством и н е р ц и и. Инерция трактовалась в классич. физике как свойство – атрибут, присущий атому и, следовательно, макроскопич. телу, составленному из этих атомов. М. как число атомов в данном теле естественно выступала как мера инерции тела. Инерция рассматривалась как косность материи, как ее полная пассивность по отношению к движению. Принцип инерции позволил придать понятию M. форму физич. величины, измеряемой в эксперименте. Понятие М. формировалось и в связи с исследованием гравитационных взаимодействий. Понятие гравитационной М. по своему содержанию не зависимо от понятия инертной М. Проблема состоит в том, чтобы выяснить, откуда и на каких основаниях было введено в закон тяготения понятие гравитационной М. Инертная и гравитационная М. пропорциональны, а при соответств. выборе единиц равны. На этом основании можно было бы считать, как иногда допускается, что понятие M. берется из второго закона Ньютона Однако такое решение вопроса логически несостоятельно, ибо сама возможность пропорциональности инертной и гравитационной М. реализуется только тогда, когда введено понятие гравитационной М. В силу этого понятие гравитационной М. могло быть введено только на основаниях, лежащих вне системы механич. понятий. И действительно, открытию законов механич. движения предшествовало открытие закона тяготения. Заслуга Ньютона заключалась именно в том, что он смело ввел понятие М., опираясь на атомистич. идеи. Формирование понятия М. способствовало открытию закона тяготения: Т.о., понятие М. уже в классич. физике складывается из трех структурных элементов общего понятия - М. как число материальных частиц, М. гравитационная и М. инертная. Каждый из них имеет относительно независимое содержание. Их связь физически проявляется в упомянутой пропорциональности гравитационной и инертной М. В общей теории относительности пропорциональность инертной и гравитационной М. послужила исходным принципом (принцип эквивалентности) в построении совр. теории гравитации. Эта пропорциональность, в свою очередь, может быть понята в свете данных совр. науки на основе единства пространства и времени. Гравитация, согласно теории относительности, взаимосвязана с геометрич. свойствами пространства. Инертная М., в свою очередь, оказывается в тесной связи со временем. Глубокая связь пространства и времени может служить теоретич. объяснением родства инертной и гравитационной М. Развитие понятия М. определялось в процессе познания развитием научных знаний о видах материи и ее структуре. Исследование электромагнитных явлений привело к открытию нового вида материи – электромагнитного поля. Совр. физика позволяет рассматривать и другого рода поля как материальные объекты. В связи с исследованием движения электрич. заряженных частиц в электромагнитном поле возникла необходимость ввести понятие электромагнитной М. При этом оказалось, что электромагнитная М., напр., электрона изменяется в зависимости от скорости его движения. Это изменение электромагнитной М. открывало возможность объяснить инерцию на пути исследования электромагнитных процессов. Предполагалось, что у электрона остается механич. неизменная М. наряду с электромагнитной М., обусловленной его электрич. зарядом. При этом фактич. зависимость суммарных инертных свойств электрона экспериментально, как полагали, не должна совпадать с законом изменения одной только электромагнитной М., ибо электромагнитная М. – величина изменяющаяся, а механич. М. электрона считалась в то время неизменной. Но в экспериментах, поставленных в начале века, электроны вели себя так, словно их М. имеет целиком полевую природу. Это послужило основанием для заявлений о полном сведении М. электрона к электромагнитной М. А т.к. с понятием неизменной М. в классич. смысле связывалось представление о материи, то обнаруженные факты дали повод говорить о сведении материи к электричеству. В дальнейшем, однако, выяснилось, что сущность М. электрона, как и др. частиц, не исчерпывается электромагнитной природой. Это следовало уже из теории относительности. Эйнштейн открыл общий закон изменения М. со скоростью движения, применимый для любых частиц, обладающих собств. М., вне зависимости от наличия или отсутствия у них электрич. заряда. Этот закон по математич. форме совпадает с законом зависимости электромагнитной М. от скорости движения. Из него следует, что поскольку закон зависимости массы электрона один и тот же как для механич., так и для электромагнитной М., то вывод, что М. электрона имеет исключительно электромагнитную природу, нельзя считать достоверным. Совр. квантовая теория полей показывает, что не только электромагнитное поле, но и поля другой природы вносят нек-рый вклад в полную М. частицы; однако она не дает оценки относит. вклада тех или иных полей в М. частицы. Вопрос о природе М. в этом смысле остается нерешенной проблемой. Общий закон зависимости М. от скорости движения указывает на глубокую связь М. с энергией. Известно, что чем больше скорость тела, тем больше кинетич. энергия и вместе с тем, как это следует из закона зависимости М. от скорости, тем больше М. тела. В силу закона взаимосвязи М. и энергии (Е=mс2) М. оказывается не только мерой инерции и гравитации, но может выступать и как мера энергии. Закон изменения М. тела со скоростью его движения и закон взаимосвязи М. и энергии внесли изменение в понятие М. и в др. отношении. Существуют частицы, имеющие М. покоя, или собств. М. При движении этих частиц с нек-рой скоростью у них возникает дополнит. М., к-рая при приближении этой скорости к скорости света неограниченно возрастает. Общая М. таких частиц складывается из этих двух родов масс. М. частицы в системе, связанной с самой частицей, будет иметь вполне определ. фиксиров. значение. Это и будет собств. М. частицы, являющаяся ее специфич. характеристикой, отличающей данную частицу от других. Но т.к. частицы движутся по отношению к др. системам, то они вместе с тем обладают еще и динамич. массой. М. покоя инвариантна по отношению к пространств. перемещениям частицы как чего-то целого, в то время как динамич. масса – изменяющаяся в этом отношении величина. Однако М. покоя – не абсолютно неизменная величина. Она неинвариантна по отношению к структурным изменениям материи. Если частицы с определ. собств. М. входят как часть в целое структурное образование, то собств. М. этого целого не равна простой сумме собств. М. частиц, составляющих это целое. Ядро имеет вполне определ. по величине собств. М., к-рая, однако, не равна сумме собств. М. составляющих его частей – протонов и нейтронов. Это изменение собств. М. получило название дефекта М. Таким образом, М. покоя оказывается изменяющейся величиной и величина этого изменения служит характеристикой структурных связей элементарных частиц, образующих более сложные устойчивые дискретные единицы материи – ядра, ионы, атомы, молекулы. Величина дефекта М. может быть выражена через величину энергии. Это обстоятельство служит порой поводом к тому, чтобы явление дефекта М. описывать как явление превращения М. или даже материи в энергию. Эти утверждения противоречат фактич. содержанию понятий M. и энергии. Такой вывод можно было бы сделать лишь в том случае, если, во-первых, под М. понимать только М. покоя и, во-вторых, если рассматривать энергию ядерных реакций вне связи с М., как чистую энергию. Обнаружение изменчивости динамич. М. со скоростью движения, выяснение изменчивости собств. М. в связи со структурными изменениями материи не отменяет общего понятия М., но выявляет лишь сложный состав этого понятия. Подобно тому, как общее понятие энергии предполагает специфич. формы ее проявления, общее понятие М. также может проявляться в специфич. формах. Если при этом учитывать закон взаимосвязи М. и энергии, то неизбежен вывод, что не существует чистой энергии как таковой. Энергия в любой форме всегда связана с соответств. типом М. В силу этого нет логич. оснований утверждать, что M., a тем более материя, может превращаться в энергию. М. и энергия – два взаимосвязанных, не отделимых друг от друга свойства материальных объектов. В свете совр. атомистики М. уже не может рассматриваться как количество материи, ибо элементарные частицы не являются неизменными структурными элементами материи, как это представлялось в классич. атомизме. Можно говорить лишь о различных аспектах единого понятия М. – структурном, инерционном, гравитационном. М. может выступать в качестве меры инерции и гравитации в силу того, что она подчиняется соответствующему закону сохранения. При этом закон сохранения М. может выполняться лишь для полной М., включающей в себя все специфич. типы М. – М. покоя, динамич. М. и М., соответствующую дефекту М. в ядерных реакциях. Дефект может реализоваться либо в форме динамич. М., либо в форме М. квантов поля, напр. М. фотонов. В силу этого можно говорить о законе сохранения и превращения массы. Т.к. М. выступает как мера фундаментальных свойств материи – инерции и гравитации, а энергия есть мера движения, в законе взаимосвязи M. и энергии проявляется неразрывность материи и движения. Лит.: Энгельс Ф., Диалектика природы, М., 1955; Ленин В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Соч., 4 изд., т. 14; Max Э., Механика, [СПБ ], 1909; Эйнштейн?., Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии, в кн.: Принцип относительности. Сб. работ классиков релятивизма, М.–Л., 1935; Ньютон И., Матем. начала натуральной философии, в кн.: Крылов А. Н., Собр. трудов, т. 7, М., 1936; Декарт Р., Начала философии, Избр. произв., [М. ], 1950; Ломоносов М., [Письмо ] Л. Эйлеру, Избр. филос. произв., [М. ], 1950; Усп. физич. наук, т. 48, вып. 2, 1952; Лоренц Г. ?., Теория электронов, пер. с англ., 2 изд., М., 1956; Овчинников?. ?., Понятия массы и энергии в их историч. развитии и филос. значении, М., 1957; Павлов А. И., О количественной определенности материи физ. объектов, в сб.: Уч. зап. Череповец. пед. ин-та, т. 2, [Вологда ], 1959; Jammer M., Concepts of mass in classical and modern physics, Camb. (Mass.), 1961. H. Овчинников. Москва.

> Масса

Масса в физике: термины и определение, вычисление в кг, единицы измерения массы, второй закон и формула ускорения. Изучите вес, импульс и кинетическую энергию.

Масса – физическое свойство материи, зависящее от ее размера и формы. Выражается в кг.

Задача обучения

• Разобраться в понятии массы и ее значении для физики.

Основные пункты

• Масса выступает количественной мерой сопротивления объекта ускорению.
• Второй закон Ньютона гласит: если тело с фиксированной массой подвергается влиянию силы, то формула ускорения: a = .
• Масса занимает важное место во многих физических концепциях.

Термин

• Масса – количество вещества, расположенном в теле, не зависимо от его объема. Это одно из четырех фундаментальных свойств материи. Выражается в кг.

Пример

В теоретической физике есть механизм генерации массы. Эта теория призвана объяснить происхождение массы в фундаментальных физических законах. Сейчас есть несколько моделей, но проблема в том, что понятие массы зависит от гравитационного взаимодействия. Последняя теория пока не согласована со Стандартной моделью.

Что такое масса?

Все элементы обладают физическими свойствами, значения которых характеризуют физическое состояние. Перемены этих характеристик влияют на трансформацию элемента. Однако, физические свойства не меняют химическую природу вещества. Здесь мы рассмотрим массу.

Масса – количественная мера сопротивления объекта ускорению. Часто люди путают понятия «вес» и «масса». Вес – еще одно свойство материи, выступающее величиной гравитации, действующей на конкретный объект. Масса – естественная особенность вещества, не поддающаяся изменениям.

Единицы измерения массы

Чтобы проводить замеры, важно установить точное значение объема измерения. Это соотношение именуют единицей. Согласно Международной системе единиц, масса вычисляется в кг. Но есть и другие единицы:

• t – Тонна (1000 кг).
• u – атомная единица массы (1.66 х 10 -27 кг).
• lb – фунт.

Понятия, применяемые к массе

• Второй закон Ньютона – масса играет важную роль в характеристике объектов. Закон связывает силу с массой и ускорением: F = ma.
• Импульс – масса связывает импульс тела (p) с его линейной скоростью: p = mv.
• Кинетическая энергия – масса связывает кинетическую энергию со скоростью: K = ½ m 2 .

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

При движении тела его скорость может изменяться по модулю и направлению. Это означает, что тело двигается с некоторым ускорением . В кинематике не ставится вопрос о физической причине, вызвавшей ускорение движения тела. Как показывает опыт, любое изменение скорости тела возникает под влиянием других тел. Динамика рассматривает действие одних тел на другие как причину, определяющую характер движения тел.

Взаимодействием тел принято называть взаимное влияние тел на движение каждого из них.

Раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел, называется динамикой.

Законы динамики были открыты в 1687 г. великим ученым Исааком Ньютоном. Сформулированные им закона динамики лежат в основе так называемой классической механики. Законы Ньютона следует рассматривать как обобщение опытных фактов. Выводы классической механики справедливы только при движении тел с малыми скоростями, значительно меньшими скорости света c .

Самой простой механической системой является изолированное тело , на которое не действуют никакие тела. Так как движение и покой относительны, в различных системах отсчета движение изолированного тела будет разным. В одной системе отсчета тело может находиться в покое или двигаться с постоянной скоростью, в другой системе это же тело может двигаться с ускорением.

Первый закон Ньютона (или закон инерции ) из всего многообразия систем отсчета выделяет класс так называемых инерциальных систем .

В инерциальной системе отсчета тело движется равномерно и прямолинейно при отсутствии действующих на него сил.

Существуют такие системы отсчета, относительно которых изолированные поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной по модулю и направлению.

Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией . Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции .

Впервые закон инерции был сформулирован Галилео Галилеем (1632 г.). Ньютон обобщил выводы Галилея и включил их в число основных законов движения.

В механике Ньютона законы взаимодействия тел формулируются для класса инерциальных систем отсчета.

При описании движения тел вблизи поверхности Земли системы отсчета, связанные с Землей, приближенно можно считать инерциальными. Однако, при повышении точности экспериментов, обнаруживаются отклонения от закона инерции, обусловленные вращением Земли вокруг своей оси.

Примером тонкого механического эксперимента, в котором проявляется неинерциальность системы, связанной с Землей, служит поведение маятника Фуко . Так называется массивный шар, подвешенный на достаточно длинной нити и совершающий малые колебания около положения равновесия. Если бы система, связанная с Землей, была инерциальной, плоскость качаний маятника Фуко относительно Земли оставалась бы неизменной. На самом деле плоскость качаний маятника вследствие вращения Земли поворачивается, и проекция траектории маятника на поверхность Земли имеет вид розетки (рис. 1.7.1).

С высокой степенью точности инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета (или система Коперника), начало которой помещено в центр Солнца, а оси направлены на далекие звезды. Эту систему использовал Ньютон при формулировании закона всемирного тяготения (1682 г.).

Инерциальных систем существует бесконечное множество. Система отсчета, связанная с поездом, идущим с постоянной скоростью по прямолинейному участку пути, - тоже инерциальная система (приближенно), как и система, связанная с Землей. Все инерциальные системы отсчета образуют класс систем, которые движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Ускорения какого-либо тела в разных инерциальных системах одинаковы (см 1.2).

Итак, причиной изменения скорости движения тела в инерциальной системе отсчета всегда является его взаимодействие с другими телами. Для количественного описания движения тела под воздействием других тел необходимо ввести две новые физические величины - инертную массу тела и силу .

Масса - это свойство тела, характеризующее его инертность. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях - значительно медленнее. Принято говорить, что второе из этих двух тел обладает большей инертностью, или, другими словами, второе тело обладает большей массой.

Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, т. е. в процессе взаимодействия оба тела приобретают ускорения. Отношение ускорений двух данных тел оказывается постоянным при любых воздействиях. В физике принято, что массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны ускорениям, приобретаемым телами в результате их взаимодействия.

В этом соотношении величины и следует рассматривать как проекции векторов и на ось OX (рис. 1.7.2). Знак «минус» в правой части формулы означает, что ускорения взаимодействующих тел направлены в противоположные стороны.

В Международной системе единиц (СИ) масса тела измеряется в килограммах (кг) .

Масса любого тела может быть определена на опыте путем сравнения с массой эталона (m эт = 1 кг). Пусть m 1 = m эт = 1 кг. Тогда

Масса тела - скалярная величина . Опыт показывает, что если два тела с массами m 1 и m 2 соединить в одно, то масса m составного тела оказывается равной сумме масс m 1 и m 2 этих тел:

M=m 1 +m 2

Это свойство масс называют аддитивностью .

Сила - это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую природу: сила трения, сила тяжести, упругая сила и т. д. Сила является векторной величиной, имеет модуль, направление и точку приложения .

Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой .

Для измерения сил необходимо установить эталон силы и способ сравнения других сил с этим эталоном.

В качестве эталона силы можно взять пружину, растянутую до некоторой заданной длины. Модуль силы F 0 , с которой эта пружина при фиксированном растяжении действует на прикрепленное к ней тело, называют эталоном силы . Способ сравнения других сил с эталоном состоит в следующем: если тело под действием измеряемой силы и эталонной силы остается в покое (или движется равномерно и прямолинейно), то силы равны по модулю F = F 0 (рис. 1.7.3).

Если измеряемая сила F больше (по модулю) эталонной силы, то можно соединить две эталонные пружины параллельно (рис. 1.7.4). В этом случае измеряемая сила равна 2F 0 . Аналогично могут быть измерены силы 3F 0 , 4F 0 и т. д.

Измерение сил, меньших 2F 0 , может быть выполнено по схеме, показанной на рис. 1.7.5.

Эталонная сила в Международной системе единиц называется Ньютон(Н).

Сила в 1 Н сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с 2

Размерность [Н]

На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном. Для измерения сил используют пружины, откалиброванные описанным выше способом. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами . Сила измеряется по растяжению динамометра (рис. 1.7.6).

В жизни мы очень часто говорим: «вес 5 килограмм», «весит 200 грамм» и так далее. И при этом не знаем, что допускаем ошибку, говоря так. Понятие веса тела изучают все в курсе физики в седьмом классе, однако ошибочное использование некоторых определений смешалось у нас настолько, что мы забываем изученное и считаем, что вес тела и масса это одно и то же.

Однако это не так. Более того, масса тела величина неизменная, а вот вес тела может меняться, уменьшаясь вплоть до нуля. Так в чем же ошибка и как говорить правильно? Попытаемся разобраться.

Вес тела и масса тела: формула подсчета

Масса это мера инертности тела, это то, каким образом тело реагирует на приложенное к нему воздействие, либо же само воздействует на другие тела. А вес тела это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес под влиянием притяжения Земли.

Масса измеряется в килограммах, а вес тела, как и любая другая сила в ньютонах. Вес тела имеет направление, как и любая сила, и является величиной векторной. А масса не имеет никакого направления и является величиной скалярной.

Стрелочка, которой обозначается вес тела на рисунках и графиках, всегда направлена вниз, так же, как и сила тяжести.

Формула веса тела в физике записывается следующим образом:

где m - масса тела

g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с^2

Но, несмотря на совпадение с формулой и направлением силы тяжести, есть серьезное различие между силой тяжести и весом тела. Сила тяжести приложена к телу, то есть, грубо говоря, это она давит на тело, а вес тела приложен к опоре или подвесу, то есть, здесь уже тело давит на подвес или опору.

Но природа существования силы тяжести и веса тела одинакова притяжение Земли. Собственно говоря, вес тела является следствием приложенной к телу силы тяжести. И, так же как и сила тяжести, вес тела уменьшается с увеличением высоты.

Вес тела в невесомости

В состоянии невесомости вес тела равен нулю. Тело не будет давить на опору или растягивать подвес и весить ничего не будет. Однако, будет по-прежнему обладать массой, так как, чтобы придать телу какую-либо скорость, надо будет приложить определенное усилие, тем большее, чем больше масса тела.

В условиях же другой планеты масса также останется неизменной, а вес тела увеличится или уменьшится, в зависимости от силы притяжения планеты. Массу тела мы измеряем весами, в килограммах, а чтобы измерить вес тела, который измеряется в ньютонах, можно применить динамометр специальное устройство для измерения силы.

Что такое масса. Определение "массы". Инертная масса, гравитационная масса.

Что такое "масса"?

МАССА (от латинского massa - глыба, ком, кусок), фундаментальная физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая инертные и гравитационные свойства всех тел - от макроскопических тел до атомов и элементарных частиц. Соответственно различают Массу инертную и Массу гравитационную (тяжелую, тяготеющую).

Понятие Масса было введено в механику И. Ньютоном. В классической механике Ньютона Масса входит в определение импульса (количества движения) тела: импульс р пропорционален скорости движения тела v , p = mv (1). Коэффициент пропорциональности - постоянная для данного тела величина m - и есть Масса тела. Эквивалентное определение Массы получается из уравнения движения классической механики f = ma (2). Здесь Масса - коэффициент пропорциональности между действующей на тело силой f и вызываемым ею ускорением тела a . Определенная соотношениями (1) и (2) Масса называется инерциальной массой, или инертной массой; она характеризует динамические свойства тела, является мерой инерции тела: при постоянной силе чем больше Масса тела, тем меньшее ускорение оно приобретает, т. е. тем медленнее меняется состояние его движения (тем больше его инерция). Действуя на различные тела одной и той же силой и измеряя их ускорения, можно определить отношения Масса этих тел: m1: m2: m3... = а1: а2: а3... ; если одну из Масс принять за единицу измерения, можно найти Массу остальных тел.

В теории гравитации Ньютона Масса выступает в другой форме - как источник поля тяготения. Каждое тело создает поле тяготения, пропорциональное Массе тела (и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого другими телами, сила которого также пропорциональна Массе тел). Это поле вызывает притяжение любого другого тела к данному телу с силой, определяемой законом тяготения Ньютона:

где r - расстояние между телами, G - универсальная гравитационная постоянная, a m1 и m2 - Массы притягивающихся тел. Из формулы (3) легко получить формулу для веса Р тела массы m в поле тяготения Земли: Р = mg (4).

Здесь g = G*M/r 2 - ускорение свободного падения в гравитационном поле Земли, а r примерно равен R - радиусу Земли. Масса, определяемая соотношениями (3) и (4), называется гравитационной массой тела. В принципе ниоткуда не следует, что Масса, создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показал, что инертная Масса и гравитационная Масса пропорциональны друг другу (а при обычном выборе единиц измерения численно равны). Этот фундаментальный закон природы называется принципом эквивалентности. Его открытие связано с именем Г. Галилея, установившего, что все тела на Земле падают с одинаковым ускорением. А. Эйнштейн положил этот принцип (им впервые сформулированный) в основу общей теории относительности. Экспериментально принцип эквивалентности установлен с очень большой точностью. Впервые (1890-1906) прецизионная проверка равенства инертной и гравитационной Масс была произведена Л. Этвешем, который нашел, что Массы совпадают с ошибкой ~ 10 -8 . В 1959-64 годах американские физики Р. Дикке, Р. Кротков и П. Ролл уменьшили ошибку до 10 -11 , а в 1971 году советские физики В.Б. Брагинский и В.И. Панов - до 10 -12 .

Принцип эквивалентности позволяет наиболее естественно определять Массу тела взвешиванием.

Первоначально Масса рассматривалась (например, Ньютоном) как мера количества вещества. Такое определение имеет ясный смысл только для сравнения однородных тел, построенных из одного материала. Оно подчеркивает аддитивность Массы - Масса тела равна сумме Массы его частей. Масса однородного тела пропорциональна его объему, поэтому можно ввести понятие плотности - Массы единицы объема тела.

В классической физике считалось, что Масса тела не изменяется ни в каких процессах. Этому соответствовал закон сохранения Массы (вещества), открытый М.В.Ломоносовым и А.Л.Лавуазье. В частности, этот закон утверждал, что в любой химической реакции сумма Масс исходных компонентов равна сумме Масс конечных компонентов. Понятие Масса приобрело более глубокий смысл в механике специальной теории относительности А. Эйнштейна, рассматривающей движение тел (или частиц) с очень большими скоростями - сравнимыми со скоростью света с ~ 3x10 10 см/сек. В новой механике - она называется релятивистской механикой - связь между импульсом и скоростью частицы дается соотношением:

При малых скоростях (v << c ) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р = mv . Поэтому величину m 0 называют массой покоя, а Массу движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэффициент пропорциональности между p и v :

Имея в виду, в частности, эту формулу, говорят, что Масса частицы (тела) растет с увеличением ее скорости. Такое релятивистское возрастание Массы частицы по мере повышения ее скорости необходимо учитывать при конструировании ускорителей заряженных частиц высоких энергий. Масса покоя m 0 (Масса в системе отсчета, связанной с частицей) является важнейшей внутренней характеристикой частицы. Все элементарные частицы обладают строго определенными значениями m 0 , присущими данному сорту частиц.

Следует отметить, что в релятивистской механике определение Массы из уравнения движения (2) не эквивалентно определению Массы как коэффициента пропорциональности между импульсом и скоростью частицы, так как ускорение перестает быть параллельным вызвавшей его силе и Масса получается зависящей от направления скорости частицы.

Согласно теории относительности, Масса частицы m связана с ее энергией Е соотношением:

Масса покоя определяет внутреннюю энергию частицы - так называемую энергию покоя E 0 = m 0 с 2 . Таким образом, с Массой всегда связана энергия (и наоборот). Поэтому не существует по отдельности (как в классической физике) закона сохранения Массы и закона сохранения энергии - они слиты в единый закон сохранения полной (т. е. включающей энергию покоя частиц) энергии. Приближенное разделение на закон сохранения энергии и закон сохранения Массы возможно лишь в классической физике, когда скорости частиц малы (v << c ) и не происходят процессы превращения частиц.

В релятивистской механике Масса не является аддитивной характеристикой тела. Когда две частицы соединяются, образуя одно составное устойчивое состояние, то при этом выделяется избыток энергии (равный энергии связи) D Е , который соответствует Массе D m = D E/с 2 . Поэтому Масса составной частицы меньше суммы Масс образующих его частиц на величину D E/с 2 (так называемый дефект масс). Этот эффект проявляется особенно сильно в ядерных реакциях. Например, Масса дейтрона (d ) меньше суммы Масс протона (p ) и нейтрона (n ); дефект Масс D m связан с энергией Е g гамма-кванта ( g ), рождающегося при образовании дейтрона: р + n -> d + g , E g = D mc 2 . Дефект Массы, возникающий при образовании составной частицы, отражает органическую связь Массы и энергии.

Единицей Массы в СГС системе единиц служит грамм , а в Международной системе единиц СИ - килограмм . Масса атомов и молекул обычно измеряется в атомных единицах массы. Масса элементарных частиц принято выражать либо в единицах Массы электрона m e , либо в энергетических единицах, указывая энергию покоя соответствующей частицы. Так, Масса электрона составляет 0,511 Мэв, Масса протона - 1836,1 m e , или 938,2 Мэв и т. д.

Природа Массы - одна из важнейших нерешенных задач современной физики. Принято считать, что Масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитным, ядерным и другими). Однако количественная теория Массы еще не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему Масса элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.

В астрофизике Масса тела, создающего гравитационное поле, определяет так называемый гравитационный радиус тела R гр = 2GM/c 2 . Вследствие гравитационного притяжения никакое излучение, в том числе световое, не может выйти наружу, за поверхность тела с радиусом R =. Звезды таких размеров будут невидимы; поэтому их назвали "черными дырами".