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.
Понятие, с которым мы знакомы с самого раннего детства, - масса. И все же в курсе физики с ее изучением связаны некоторые трудности. Поэтому нужно четко определить, Как ее можно узнать? И почему она не равна весу?
Определение массы
Естественнонаучный смысл этой величины в том, что она определяет количество вещества, которое содержится в теле. Для ее обозначения принято использовать латинскую букву m. Единицей измерения в стандартной системе является килограмм. В задачах и повседневной жизни часто используются и внесистемные: грамм и тонна.
В школьном курсе физики ответ на вопрос: «Что такое масса?» дается при изучении явления инерции. Тогда она определяется, как способность тела сопротивляться изменению скорости своего движения. Поэтому массу еще называют инертной.
Что такое вес?
Во-первых, это сила, то есть вектор. Масса же является скалярной веса всегда приложен к опоре или подвесу и направлен в ту же сторону, что и сила тяжести, то есть вертикально вниз.
Формула для вычисления веса зависит от того, движется ли эта опора (подвес). В случае покоя системы используется такое выражение:
Р = m * g, где Р (в английских источниках используется буква W) — вес тела, g — ускорение свободного падения. Для земли g принято брать равным 9,8 м/с 2 .
Из нее может быть выведена формула массы: m = Р / g.
При движении вниз, то есть в направлении действия веса, его значение уменьшается. Поэтому формула принимает вид:
Р = m (g - а). Здесь «а» — это ускорение движения системы.
То есть при равенстве этих двух ускорений наблюдается состояние невесомости, когда вес тела равен нулю.
Когда тело начинает двигаться вверх, то говорят об увеличении веса. В этой ситуации возникает состояние перегрузки. Потому что вес тела увеличивается, а формула его будет выглядеть так:
Р = m (g + а).
Как масса связана с плотностью?
Решение. 800 кг/м 3 . Для того чтобы воспользоваться уже известной формулой, нужно знать объем пятна. Его легко вычислить, если принять пятно за цилиндр. Тогда формула объема будет такой:
V = π * r 2 * h.
Причем r — это радиус, а h — высота цилиндра. Тогда объем получится равным 668794,88 м 3 . Теперь можно сосчитать массу. Она получится такой: 535034904 кг.
Ответ: масса нефти приблизительно равна 535036 т.
Задача № 5. Условие: Длина самого длинного телефонного кабеля равна 15151 км. Чему равна масса меди, которая пошла на его изготовление, если сечение проводов равно 7,3 см 2 ?
Решение. Плотность меди равна 8900 кг/м 3 . Объем находится по формуле, которая содержит произведение площади основания на высоту (здесь длину кабеля) цилиндра. Но сначала нужно перевести эту площадь в квадратные метры. То есть разделить данное число на 10000. После расчетов получается, что объем всего кабеля приблизительно равен 11000 м 3 .
Теперь нужно перемножить значения плотности и объема, чтобы узнать, чему равна масса. Результатом оказывается число 97900000 кг.
Ответ: масса меди равна 97900 т.
Еще одна задача, связанная с массой
Задача № 6. Условие: Самая большая свеча массой 89867 кг была диаметром 2,59 м. Какой была ее высота?
Решение. Плотность воска — 700 кг/м 3 . Высоту потребуется найти из То есть V нужно разделить на произведение π и квадрата радиуса.
А сам объем вычисляется по массе и плотности. Он оказывается равным 128,38 м 3 . Высота же составила 24,38 м.
Ответ: высота свечи равна 24,38 м.
количество кого-чего-нибудь Масса Одна из основных физических характеристик материи, определяющая ее инертные и гравитационные свойства Spec Масса Совокупность чего-нибудь Масса Тестообразное, бесформенное вещество, густая смесь Масса Что-нибудь большое, сосредоточенное в одном месте Масса Широкие слои трудящегося населенияМасса в Энциклопедическом словаре:
Масса - (Massa) - город в Центр. Италии, в обл. Тоскана, административныйцентр пров. Масса-э-Каррара. 67 тыс. жителей (1985). Производство изделийиз каррарского мрамора. Металлургия, химическая промышленность. одна из основных физических характеристик материи, определяющая ееинертные и гравитационные свойства. В классической механике масса
равнаотношению действующей на тело к вызываемому ею ускорению (2-й законНьютона) - в этом случае масса
называется инертной; кроме того, массасоздает поле тяготения - гравитационная, или тяжелая, масса.
Инертная итяжелая массы равны друг другу (эквивалентности принцип). (Massa) Исаак (1587-1635) - нидерландский купец. Жил в Москве в нач.17 в. Автор ""Краткого известия о Московии в начале XVII в."".
Значение слова Масса по словарю медицинских терминов:
Масса
- Вудлонгана схема (Е. Masse, франц. хирург и анатом 19-20 вв.; Woodlonghan, франц. хирург и анатом 19-20 вв.) - схема краниоцеребральной топографии для определения проекции центральной и латеральной борозд, согласно которой их расположение соответствует прямым, соединяющим определенные точки на горизонтальной (экватор) и сагиттальной (меридиан) дугах, проведенных через переносицу и большой затылочный бугор.
Синонимы к слову Масса:
масса см. кусок, много, толпа, чернь
Значение слова Масса по словарю Ушакова:
МАССА
массы, ж. (латин. massa). 1. Множество, большое количество. Масса
народу. Устал от массы впечатлений. Масса
хлопот. 2. чаще мн. Широкие круги трудящихся, населения. Трудящиеся массы. Не отрываться от масс. Насущные интересы крестьянской массы....Советы являются наиболее мощными органами революционной борьбы масс... Сталин. Связь с массами, укрепление этой связи, готовность прислушиваться к голосу масс, - вот в чем сила и непобедимость большевистского руководства. Сталин.... Изменения в избирательной системе означают усиление контроля масс в отношении советских органов и усиление ответственности советских органов в отношении масс (из резолюции пленума ЦК ВКП(б), март 1937 г.). 3. Груда, громада. К берегу приближалась темная масса
броненосца. || Сконцентрированная часть чего-н., подавляющее количество. Основная масса артиллерии расположена на фланге. 4. Смесь, тестообразное вещество, являющееся полуфабрикатом в различных производствах (тех.). Древесная масса. Фарфоровая масса. Бумажная масса. (из к-рой выделываются листы бумаги). 5. Весомость и инерция, свойственные материи и энергии (физ.). В массе - в большинстве своем.
Значение слова Масса по словарю Даля:
Масса
лучше маса ж. лат. вещество, тело, материя; | толща, совокупность вещества в известном теле, вещественность его. Объем атмосферы обширен, а масса
ничтожная. Такая масса все задавит. Масса товару, куча, пропасть. | Купеч. все имущество несостоятельного должника. Массивный, вальяжный, толстый и прочный; грубой отделки; топорный, тяжелый на вид; величественый, по толще размеров. -ность, свойство, состояние массивного.
Определение слова «Масса» по БСЭ:
Масса
- Масса (Massa)
Исаак (1587, Харлем, Нидерланды, - после мая 1635, там же или в Лиссе), голландский купец и резидент в России в 1614-34. Жил в Москве в 1601-09, 1612-34. Изучил русский язык и собрал много материалов по истории страны конца 16 - начала 17 веков и её географии. Около 1611 написал сочинение о событиях в России конца 16 - начала 17 веков - важный по истории крестьянской войны под предводительством И. И. Болотникова и других событий 1601-1609. Статьи М., посвященные истории и географии Сибири, были одним из первых сочинений о Сибири в западноевропейской литературе. М. опубликовал ряд карт России и отдельных её районов.
Соч.: Краткое известие о Московии в начале XVII в., М., 1937. Масса - Масса (от лат. massa - глыба, масса)
1) большое количество, крупное скопление чего-либо. 2) Полужидкое или тестообразное, бесформенное вещество; смесь (полуфабрикат) в различных производствах (например, бумажная масса). 3) См. Масса в физике. Масса - физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая её инерционные и гравитационные свойства. Соответственно различают М. инертную и М. гравитационную (тяжёлую, тяготеющую).
Понятие М. было введено в механику И. Ньютоном. В классической механике Ньютона М. входит в определение импульса (количества движения (См. Количество движения)) тела: импульс p пропорционален скорости движения тела v,
p = mv. (1)
Коэффициент пропорциональности - постоянная для данного тела величина m - и есть М. тела. Эквивалентное определение М. получается из уравнения движения классической механики
f = ma. (2)
Здесь М. - коэффициент пропорциональности между действующей на тело силой ƒ и вызываемым ею ускорением тела a. Определённая соотношениями (1) и (2) М. называется инерциальной массой, или инертной массой; она характеризует динамические свойства тела, является мерой инерции тела: при постоянной силе чем М. тела, тем меньшее ускорение оно приобретает, то есть 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 М. этих тел: m 1: m 2: m 3 ... = a 1: a 2: a 3 ...; если одну из М. принять за единицу измерения, можно найти М. остальных тел.
В теории гравитации Ньютона М. выступает в другой форме - как источник поля тяготения. Каждое тело создаёт поле тяготения, пропорциональное М. тела (и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого другими телами, сила которого пропорциональна М. тел). Это поле вызывает притяжение любого другого тела к данному телу с силой, определяемой Ньютона законом тяготения:
15/15031047.tif, (3)
где r - расстояние между телами, G - универсальная Гравитационная постоянная, a m 1 и m 2 - М. притягивающихся тел. Из формулы (3) легко получить формулу для Веса P тела массы m в поле тяготения Земли:
Р = m · g. (4)
Здесь g = G · M / rІ - ускорение свободного падения в гравитационном поле Земли, а r ≈ R - радиусу Земли. М., определяемая соотношениями (3) и (4), называется гравитационной массой тела.
В принципе ниоткуда не следует, что М., создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показал, что инертная М. и гравитационная М. 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 (см. Тяготение). Экспериментально принцип эквивалентности установлен с очень большой точностью. Впервые (1890-1906) прецизионная проверка равенства инертной и гравитационной М. была произведена Л. Этвешем, который нашёл, что М. совпадают с ошибкой ∼ 10 −8 . В 1959-64 американские физики Р. Дикке, Р. Кротков и П. Ролл уменьшили ошибку до 10 −11 , а в 1971 советские физики В. Б. Брагинский и В. И. Панов - до 10 −12 .
Принцип эквивалентности позволяет наиболее естественно определять М. тела Взвешиванием.
Первоначально М. рассматривалась (например, Ньютоном) как мера количества вещества. Такое определение имеет ясный смысл только для сравнения однородных тел, построенных из одного материала. Оно подчёркивает аддитивность М. - М. тела равна сумме М. его частей. М. однородного тела пропорциональна его объёму, поэтому можно ввести понятие плотности - М. единицы объёма тела.
В классической физике считалось, что М. тела не изменяется ни в каких процессах. Этому соответствовал закон сохранения М. (вещества), открытый М. В. Ломоносовым и А. Л. Лавуазье. В частности, этот закон утверждал, что в любой химической реакции сумма М. исходных компонентов равна сумме М. конечных компонентов.
Понятие М. приобрело более глубокий смысл в механике спец. теории относительности А. Эйнштейна (см. Относительности теория), рассматривающей движение тел (или частиц) с очень большими скоростями - сравнимыми со скоростью света c
≈ 3·10 10 см/сек. В новой механике - она называется релятивистской механикой - связь между импульсом и скоростью частицы даётся соотношением:
15/15031048.tif (5)
При