ดวงอาทิตย์ของเรามีมวล 1.99 × 10 27 ตัน - หนักกว่าโลก 330,000 เท่า แต่นี่ยังห่างไกลจากขีดจำกัด ดาวฤกษ์ที่หนักที่สุดที่ค้นพบคือ R136a1 มีน้ำหนักเท่ากับ 256 ดวงอาทิตย์ ก ซึ่งเป็นดาวที่อยู่ใกล้เราที่สุด มีความสูงเกินหนึ่งในสิบของดาวฤกษ์ของเราเพียงเล็กน้อย มวลของดาวฤกษ์อาจแตกต่างกันอย่างน่าประหลาดใจ แต่มวลของดาวฤกษ์มีขีดจำกัดหรือไม่ และเหตุใดจึงสำคัญสำหรับนักดาราศาสตร์?
มวลถือเป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญและผิดปกติที่สุดประการหนึ่งของดาวฤกษ์ จากนั้นนักดาราศาสตร์สามารถระบุอายุของดาวฤกษ์และชะตากรรมในอนาคตได้อย่างแม่นยำ ยิ่งไปกว่านั้น ความหนาแน่นยังเป็นตัวกำหนดความแข็งแกร่งของการอัดแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นเงื่อนไขหลักที่ทำให้แกนกลางของดาว "ลุกไหม้" ในปฏิกิริยาแสนสาหัสและจุดเริ่มต้น ดังนั้นมวลจึงเป็นเกณฑ์ในการจำแนกประเภทของดาวฤกษ์ วัตถุที่เบาเกินไป เช่น จะไม่สามารถส่องแสงได้จริงๆ และวัตถุที่หนักเกินไปจะจัดอยู่ในประเภทของวัตถุที่รุนแรงประเภทนั้น
และในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์แทบจะไม่สามารถคำนวณมวลของดาวฤกษ์ได้ - ดาวฤกษ์ดวงเดียวที่ทราบมวลที่แน่นอนคือของเรา โลกของเราช่วยสร้างความชัดเจนดังกล่าว เมื่อทราบมวลของดาวเคราะห์และความเร็วของมัน คุณสามารถคำนวณมวลของดาวฤกษ์ได้ตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ ซึ่งได้รับการแก้ไข นักฟิสิกส์ชื่อดังไอแซก นิวตัน. โยฮันเนส เคปเลอร์ ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างระยะทางจากดาวเคราะห์ถึงดาวฤกษ์และความเร็ว เลี้ยวเต็มดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ และนิวตันเสริมสูตรของเขาด้วยมวลของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ฉบับปรับปรุงมักถูกใช้โดยนักดาราศาสตร์ ไม่เพียงแต่เพื่อระบุมวลของดาวฤกษ์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงมวลดาวอื่นๆ ด้วย วัตถุอวกาศ,ส่วนประกอบเข้าด้วยกัน.
ตอนนี้เราเดาได้เฉพาะผู้ทรงคุณวุฒิที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น ที่ทันสมัยที่สุด (ในแง่ของความแม่นยำ) คือวิธีการหามวล ระบบดาว- ข้อผิดพลาดของมันคือ "เท่านั้น" 20–60% ความไม่ถูกต้องนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับดาราศาสตร์ หากดวงอาทิตย์เบาลงหรือหนักกว่า 40% สิ่งมีชีวิตบนโลกก็คงไม่เกิดขึ้น
ในกรณีของการวัดมวลของดาวฤกษ์ดวงเดียว ซึ่งอยู่ใกล้ๆ โดยไม่มีวัตถุที่มองเห็นได้ซึ่งวงโคจรสามารถนำมาใช้ในการคำนวณได้ นักดาราศาสตร์ก็ประนีประนอม วันนี้อ่านว่าดาวดวงหนึ่งมีมวลเท่ากัน นักวิทยาศาสตร์ยังได้รับความช่วยเหลือจากความสัมพันธ์ระหว่างมวลและความส่องสว่างของดาวฤกษ์ เนื่องจากคุณลักษณะทั้งสองนี้ขึ้นอยู่กับความแรงของปฏิกิริยานิวเคลียร์และขนาดของดาว ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้มวลโดยตรง
ค่ามวลดาว
ความลับของมวลดาวไม่ได้อยู่ที่คุณภาพ แต่อยู่ที่ปริมาณ เช่นเดียวกับดาวฤกษ์อื่นๆ ดวงอาทิตย์ของเราประกอบด้วยองค์ประกอบที่เบาที่สุดในธรรมชาติถึง 98% ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม แต่ในขณะเดียวกันก็มีมวลถึง 98%!
สารแสงดังกล่าวสามารถรวมตัวกันเป็นลูกบอลลุกไหม้ขนาดใหญ่ได้อย่างไร? ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องเป็นอิสระจากสิ่งใหญ่ ร่างกายของจักรวาลพื้นที่ วัสดุจำนวนมาก และการผลักดันครั้งแรก - เพื่อให้ฮีเลียมและไฮโดรเจนกิโลกรัมแรกเริ่มดึงดูดซึ่งกันและกัน ในเมฆโมเลกุลซึ่งเป็นที่ซึ่งดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้น ไม่มีอะไรขัดขวางการสะสมของไฮโดรเจนและฮีเลียม มีหลายอย่างที่แรงโน้มถ่วงเริ่มผลักนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนเข้าด้วยกันอย่างแรง นี่เป็นการเริ่มปฏิกิริยาแสนสาหัสที่เปลี่ยนไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม
มันเป็นตรรกะว่าอะไร มวลมากขึ้นดาวฤกษ์ก็จะยิ่งมีความสว่างมากขึ้นเท่านั้น อันที่จริงในดาวมวลมากนั้นมี "เชื้อเพลิง" ไฮโดรเจนสำหรับปฏิกิริยาแสนสาหัสมากกว่ามากและ แรงอัดแรงโน้มถ่วงการเปิดใช้งานกระบวนการ - แข็งแกร่งขึ้น ข้อพิสูจน์อยู่ในดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุด R136a1 ที่กล่าวถึงในตอนต้นของบทความ โดยมีน้ำหนักมากกว่า 256 เท่า และส่องสว่างมากกว่าดาวฤกษ์ของเราถึง 8.7 ล้านเท่า!
แต่ความใหญ่โตก็มีเช่นกัน ด้านหลัง: เนื่องจากความเข้มข้นของกระบวนการ ไฮโดรเจนจึง "เผาไหม้" ได้เร็วขึ้นในเทอร์โม ปฏิกิริยานิวเคลียร์ข้างใน . ดังนั้นดาวฤกษ์มวลมากจึงมีอายุได้ไม่นานนัก ขนาดจักรวาล- หลายร้อยหรือหลายสิบล้านปี
- ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: เมื่อมวลของดาวฤกษ์เป็น 30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์สามารถมีชีวิตอยู่ได้ไม่เกิน 3 ล้านปี ไม่ว่ามวลของดาวฤกษ์จะมีมวลมากกว่า 30 เท่าของดวงอาทิตย์ก็ตาม นี่เป็นเพราะว่าเกินขีดจำกัดรังสีของเอดดิงตัน พลังงานของดาวเหนือธรรมชาติมีพลังมากจนสามารถดึงสสารของดาวฤกษ์ออกเป็นลำธาร - และด้วยอะไร ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากขึ้นยิ่งสูญเสียมวลมากเท่าไร
ด้านบนเราดูที่หลัก กระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับมวลของดาวฤกษ์ ตอนนี้เรามาดูกันว่าดาวดวงไหนที่สามารถ "สร้าง" ได้โดยใช้ความช่วยเหลือของพวกเขา
ซึ่งปัจจุบันทำงานอยู่ที่ต่างประเทศ สถานีอวกาศ, อ่าน:
"...ดำเนินการรวบรวมสินค้าเบื้องต้นสำหรับยาน Soyuz ของเราต่อไป รวมถึงโควต้าส่วนตัวของเรา 1.5 กก. และบรรจุสัมภาระส่วนตัวอื่นๆ เพื่อกลับสู่โลก".
คิดเกี่ยวกับมัน โอเค นักบินอวกาศสามารถนำสิ่งของหนัก 1.5 กิโลกรัมออกจากวงโคจรได้ แต่พวกเขาจะกำหนดมวลในสภาวะไร้น้ำหนัก (สภาวะไร้น้ำหนัก) ได้อย่างไร
ตัวเลือก 1 - การบัญชี ทุกสิ่งบนยานอวกาศจะต้องได้รับการชั่งน้ำหนักล่วงหน้า ควรทราบอย่างถ่องแท้ว่าฝาปากกา ถุงเท้า และแฟลชไดรฟ์มีน้ำหนักเท่าใด
ตัวเลือก 2 - แรงเหวี่ยง เราคลายวัตถุบนสปริงที่ปรับเทียบแล้ว จาก ความเร็วเชิงมุม, รัศมีการหมุนและการเสียรูปของสปริง เราคำนวณมวลของมัน
ตัวเลือก 3 - นิวตันเนียนที่สอง (F=ma) เราดันร่างกายด้วยสปริงและวัดความเร่งของมัน เมื่อทราบแรงผลักดันของสปริง เราจะได้มวล
กลายเป็นอันที่สี่แล้ว
ใช้การขึ้นอยู่กับระยะเวลาการสั่นของสปริงกับมวลของร่างกายที่ติดอยู่
เครื่องวัดมวลกายและมวลน้อยในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ “IM-01M” (เครื่องวัดมวล): 
"IM" ถูกใช้ที่สถานีซัลยุตและเมียร์ น้ำหนักของแมสมิเตอร์เองคือ 11 กก. ใช้เวลาชั่งน้ำหนักครึ่งนาทีในระหว่างนั้นอุปกรณ์ ความแม่นยำสูงวัดระยะเวลาการแกว่งของแท่นพร้อมกับโหลด
นี่คือวิธีที่ Valentin Lebedev อธิบายขั้นตอนใน "Diary of a Cosmonaut" (1982):
“นี่เป็นครั้งแรกที่เราต้องชั่งน้ำหนักตัวเองในอวกาศ เห็นได้ชัดว่าตาชั่งธรรมดาไม่สามารถทำงานได้ที่นี่ เนื่องจากตาชั่งของเราไม่เหมือนกับตาชั่งบนโลก มันทำงานบนหลักการที่แตกต่างออกไป แพลตฟอร์มสั่นบนสปริง
ก่อนที่จะชั่งน้ำหนัก ฉันลดแท่นลง บีบสปริงไปที่แคลมป์ นอนลงบนนั้น กดให้แน่นกับพื้นผิว และแก้ไขตัวเอง จัดกลุ่มร่างกายของฉันเพื่อไม่ให้ห้อย พันขาและแขนของฉันไว้รอบส่วนรองรับโปรไฟล์ ของแพลตฟอร์ม ฉันกดชัตเตอร์ กดเล็กน้อยและฉันรู้สึกสั่นสะเทือน ความถี่ของพวกเขาจะแสดงบนตัวบ่งชี้ในรหัสดิจิทัล ฉันอ่านค่าของมัน ลบรหัสความถี่การสั่นสะเทือนของแท่นที่วัดโดยไม่มีบุคคล และใช้ตารางเพื่อกำหนดน้ำหนักของฉัน”
สถานีควบคุมวงโคจร "Almaz" เครื่องวัดมวลหมายเลข 5: 
ขณะนี้อุปกรณ์รุ่นปรับปรุงใหม่นี้อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติแล้ว:
เพื่อความเป็นธรรม ตัวเลือกที่ 1 (การชั่งน้ำหนักเบื้องต้นของทุกสิ่ง) ยังคงใช้สำหรับการควบคุมทั่วไป และตัวเลือกที่ 3 (กฎข้อที่สองของนิวตัน) ใช้ในอุปกรณ์ชั่งน้ำหนักอุปกรณ์ตรวจวัดมวลความเร่งเชิงเส้นอวกาศ (
ตาชั่งจะแสดงน้ำหนักที่แม่นยำยิ่งขึ้นหากคุณยืนนิ่งบนตาชั่ง เมื่อก้มตัวหรือนั่งยองๆ ตาชั่งจะแสดงน้ำหนักลดลง เมื่อสิ้นสุดการโค้งงอหรือสควอท สเกลจะแสดงน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น
กลับไปด้านบน
เหตุใดร่างกายจึงห้อยด้วยด้าย แกว่งจนกระทั่งจุดศูนย์ถ่วงอยู่ต่ำกว่าจุดช่วงล่างพอดี?
หากจุดศูนย์ถ่วงไม่อยู่ใต้จุดช่วงล่าง แรงโน้มถ่วงจะสร้างแรงบิด ถ้าจุดศูนย์ถ่วงอยู่ใต้จุดช่วงล่าง แรงบิดของแรงโน้มถ่วงจะเป็นศูนย์
เพราะ ลูกบอลจะเหมือนกัน จากนั้นลูกบอลที่เคลื่อนที่ก่อนการปะทะจะหยุด และลูกบอลที่อยู่นิ่งก่อนการปะทะจะได้รับความเร็ว
กลับไปด้านบน
อากาศอุ่นลอยขึ้น เหตุใดชั้นล่างของชั้นโทรโพสเฟียร์จึงอุ่นกว่า?
ลุกขึ้นมา อากาศในชั้นบรรยากาศขยายตัวและเย็นลง
ทำไมเงาเท้าบนพื้นจึงเบลอน้อยกว่าเงาศีรษะ?
สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเงาที่เกิดจากส่วนต่างๆ ของแหล่งกำเนิดแสงที่ขยายออกมาซ้อนทับกัน และขอบเขตของเงาเหล่านี้ไม่ตรงกัน ระยะห่างระหว่างขอบเขตของเงาจากส่วนต่างๆ ของแหล่งกำเนิดจะน้อยที่สุด ถ้าระยะห่างจากวัตถุถึงพื้นผิวที่เกิดเงานั้นค่อนข้างน้อย
ในน้ำที่ไหลมาจาก ก๊อกน้ำส่วนหนึ่งของอากาศที่ละลายจะถูกปล่อยออกมาในรูปของฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมาก ที่ขอบของฟองอากาศเหล่านี้ แสงผ่านการสะท้อนหลายครั้ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำได้รับแสงสีขาวนวล
เครื่องยนต์ดังกล่าวจะทำงานได้ แต่เนื่องจากประสิทธิภาพจะต่ำ ที่สุดงานที่ทำเสร็จแล้วจะไปอัดแก๊ส
ในเล็บซึ่งเป็นผลมาจากการสะกดจิตเสาที่มีชื่อเดียวกันจึงตั้งอยู่ใกล้ ๆ เสาที่มีชื่อเดียวกันจะผลักกัน ณ จุดแขวนลอย แรงเสียดทานจะป้องกันการผลักกัน และด้านล่างปลายตะปูจะห้อยอย่างอิสระ แยกออก และประสบกับแรงผลักกัน
ทำไมกระจกในอาคารโบราณที่ยังคงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้จึงหนากว่าที่ด้านล่าง?
แก้วเป็น ร่างกายอสัณฐาน- อะตอมในนั้นเหมือนกับของเหลว ไม่ได้รับคำสั่งและสามารถเคลื่อนที่ได้ ดังนั้นกระจกแนวตั้งจึงไหลช้าๆ และหลังจากนั้นไม่กี่ศตวรรษ คุณจะสังเกตเห็นว่าส่วนล่างของกระจกหนาขึ้น
ตู้เย็นใช้พลังงานไปทำอะไร?
ไฟฟ้าที่ใช้โดยตู้เย็นใช้ในการทำความร้อนในห้อง
ลดน้ำหนัก น้ำร้อนที่ถูกยึดโดยกองกำลัง แรงตึงผิวก็จะน้อยลง ค่าสัมประสิทธิ์แรงตึงผิวของน้ำจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
ด้วยความช่วยเหลือของน้ำแข็ง คุณสามารถก่อไฟในวันที่มีแดดได้ หากคุณสร้างเลนส์นูนสองด้านจากน้ำแข็ง เลนส์นูนสองด้านมีคุณสมบัติในการเก็บแสงที่ตกกระทบ แสงอาทิตย์ถึงจุดหนึ่ง (อยู่ในโฟกัส) ดังนั้นคุณจึงสามารถมาถึงจุดนี้ได้ อุณหภูมิสูงและติดไฟวัตถุไวไฟ
ทำไมดวงอาทิตย์ตกจึงปรากฏเป็นสีแดงสำหรับเรา?
คลื่นแสงเดินทางในบรรยากาศจากดวงอาทิตย์ที่กำลังตกในระยะทางไกลกว่าดวงอาทิตย์ที่จุดสุดยอด แสงที่ส่องผ่านบรรยากาศจะกระจัดกระจายไปตามอากาศและอนุภาคที่อยู่ในนั้น การกระเจิงเกิดขึ้นจากการแผ่รังสีคลื่นสั้นเป็นส่วนใหญ่
บุคคลสามารถวิ่งได้เร็วกว่าเงาของตน ถ้าเงานั้นก่อตัวขึ้นบนผนังขนานกับที่บุคคลนั้นกำลังวิ่งอยู่ และแหล่งกำเนิดแสงกำลังเคลื่อนที่ เร็วกว่ามนุษย์ไปในทิศทางเดียวกับ m และ man
ในกรณีใดเชือกจะยืดออกแรงมากขึ้น - ถ้าคนดึงปลายด้วยมือของเขาไปในทิศทางที่ต่างกันหรือถ้าเขาดึงด้วยมือทั้งสองข้างที่ปลายด้านหนึ่งโดยมัดอีกข้างหนึ่งเข้ากับผนัง? สมมติว่าในทั้งสองกรณี แต่ละมือกระทำบนเชือกด้วยแรงเท่ากัน
ในกรณีที่สอง เชือกจะยืดออกมากขึ้น หากเราถือว่ามือแต่ละข้างกระทำบนเชือกด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากับ F ในกรณีแรกเชือกจะมีแรง F และในกรณีที่สอง - 2F
ในช่วงพระจันทร์เต็มดวง จุดมืดขนาดใหญ่บนดวงจันทร์จะปรากฏที่ด้านบนของจาน เหตุใดจุดเหล่านี้จึงอยู่ที่ด้านล่างสุดของแผนที่ดวงจันทร์
ภาพดวงจันทร์บนแผนที่สอดคล้องกับภาพที่ได้รับจากกล้องโทรทรรศน์
คาบการแกว่งของถังน้ำที่แขวนอยู่บนเชือกยาวจะเปลี่ยนไปอย่างไร หากน้ำค่อยๆ ไหลออกจากรูที่ก้นถัง?
สำหรับระบบนี้ การประมาณที่ดีคือโมเดล ลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ระยะเวลาของการแกว่งขึ้นอยู่กับความยาวของมัน
หากถังเต็มในตอนแรก จากนั้นเมื่อน้ำไหลออก ระยะเวลาการแกว่งจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าจุดศูนย์ถ่วงของระบบ "ถังน้ำ" จะลดลงและส่งผลให้ความยาวของลูกตุ้มเพิ่มขึ้น จากนั้นระยะเวลาจะลดลงเนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงของระบบถังน้ำเพิ่มขึ้น เมื่อน้ำจากถังเทหมดระยะเวลาการสั่นจะเท่ากับค่าเดิมเพราะว่า ความยาวเดิมของลูกตุ้มจะกลับคืนมา
แนวคิดเรื่องมวลทำให้เกิดคำถามมากมาย: มวลของวัตถุขึ้นอยู่กับความเร็วของมันหรือไม่ สารเติมแต่งมวลเมื่อรวมวัตถุเข้ากับระบบ (เช่น m12 = m1 + m2) หรือไม่ จะวัดมวลกายในอวกาศได้อย่างไร?
ครูฟิสิกส์ต่างตอบคำถามเหล่านี้แตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่บัญญัติข้อแรก ผู้เชี่ยวชาญรุ่นเยาว์เมื่อมีคนมาทำงานในสถาบันวิจัย มันจะกลายเป็น “ลืมทุกสิ่งที่คุณเรียนรู้ที่โรงเรียน” ในหน้านี้ ฉันจะแนะนำคุณเกี่ยวกับมุมมองของผู้เชี่ยวชาญที่เข้ามาติดต่อกับปัญหาเหล่านี้ในพวกเขา งานทางวิทยาศาสตร์- แต่ก่อนอื่น เรามาดูความหมายทางกายภาพของแนวคิดเรื่องมวลกันก่อน
ฉันได้พูดคุยเกี่ยวกับการตีความมวลในฐานะความโค้งทางคณิตศาสตร์และเรขาคณิตแล้ว เส้นเรขาคณิตพื้นที่/เวลาสี่มิติ แต่ในงานของเขาในปี 1905 ไอน์สไตน์ให้มวลและ ความหมายทางกายภาพการนำแนวคิดเรื่องพลังงานนิ่งมาสู่ฟิสิกส์
ในปัจจุบัน เมื่อพูดถึงมวล นักฟิสิกส์หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยสูตร:
m2=E2/c4-p2/c2 (1)
ในทุกสูตร จะใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้ (เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น):
มวลดังกล่าวจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเคลื่อนที่จากกรอบอ้างอิงเฉื่อยหนึ่งไปยังอีกกรอบหนึ่ง ระบบเฉื่อย- วิธีนี้ง่ายต่อการตรวจสอบหากคุณใช้การแปลงแบบลอเรนซ์สำหรับ E และ p โดยที่ v คือความเร็วของระบบหนึ่งสัมพันธ์กับอีกระบบหนึ่ง และเวกเตอร์ v ถูกกำหนดทิศทางไปตามแกน x:
(2)
ดังนั้น ไม่เหมือนกับ E และ p ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเวกเตอร์ 4 มิติ มวลเป็นค่าคงที่แบบลอเรนเซียน
อาหารสมอง:
การเปลี่ยนแปลงแบบลอเรนซ์เป็นรากฐานของโลกทั้งใบในสูตรของไอน์สไตน์ มันย้อนกลับไปถึงทฤษฎีที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ Hendrik Anton Lorentz โดยสรุปสาระสำคัญสรุปได้ดังต่อไปนี้: ตามยาว - ในทิศทางของการเคลื่อนไหว - ขนาดของร่างกายที่เคลื่อนไหวเร็วจะลดลง ย้อนกลับไปในปี 1909 Paul Ehrenfest นักฟิสิกส์ชื่อดังชาวออสเตรียสงสัยข้อสรุปนี้ นี่คือข้อโต้แย้งของเขา: สมมติว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่นั้นแบนจริงๆ เอาล่ะ เรามาทำการทดลองกับดิสก์กันดีกว่า เราจะหมุนมันค่อยๆเพิ่มความเร็ว ขนาดของดิสก์ ดังที่นายไอน์สไตน์บอก จะลดลง นอกจากนี้ดิสก์จะบิดเบี้ยว เมื่อความเร็วการหมุนถึงความเร็วแสง ดิสก์ก็จะหายไป
ไอน์สไตน์ตกใจเพราะเอห์เรนเฟสต์พูดถูก ผู้สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพตีพิมพ์ข้อโต้แย้งสองสามข้อของเขาบนหน้าวารสารพิเศษฉบับหนึ่งจากนั้นช่วยให้คู่ต่อสู้ของเขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ในเนเธอร์แลนด์ซึ่งเขามุ่งมั่นมายาวนาน Ehrenfest ย้ายไปที่นั่นในปี 1912 ในทางกลับกัน การค้นพบ Ehrenfest ที่เรากล่าวถึงก็หายไปจากหน้าหนังสือเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพบางส่วน: สิ่งที่เรียกว่า Ehrenfest Paradox
เฉพาะในปี 1973 เท่านั้นที่การทดลองเก็งกำไรของ Ehrenfest ได้ถูกนำไปใช้จริง นักฟิสิกส์ โทมัส อี. ฟิบส์ ถ่ายภาพจานหมุนด้วย ความเร็วมหาศาล- ภาพถ่ายเหล่านี้ (ถ่ายโดยใช้แฟลช) ควรจะเป็นหลักฐานยืนยันสูตรของไอน์สไตน์ อย่างไรก็ตาม มีข้อผิดพลาดเกี่ยวกับเรื่องนี้ ขนาดของดิสก์ - ตรงกันข้ามกับทฤษฎี - ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ประกาศ "การบีบอัดตามยาว" ทฤษฎีส่วนตัวทฤษฎีสัมพัทธภาพกลายเป็นนิยายขั้นสุดยอด Phipps ส่งรายงานเกี่ยวกับงานของเขาไปยังบรรณาธิการของวารสารยอดนิยม Nature เธอปฏิเสธมัน ในท้ายที่สุดบทความนี้ก็ได้รับการตีพิมพ์บนหน้านิตยสารพิเศษบางฉบับที่ตีพิมพ์ในฉบับเล็ก ๆ ในอิตาลี อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครพิมพ์ซ้ำเลย ไม่มีความรู้สึก บทความนี้ไม่มีใครสังเกตเห็น
สิ่งที่น่าทึ่งไม่น้อยคือชะตากรรมของการทดลองที่พวกเขาพยายามบันทึกการขยายเวลาระหว่างการเคลื่อนไหว
อย่างไรก็ตาม จากความสัมพันธ์ (1) จะได้นิพจน์ของไอน์สไตน์ที่มีชื่อเสียงสำหรับพลังงานที่เหลือ E0=mc2 (ถ้า p=0) - และถ้าเราเอาความเร็วแสงเป็นหน่วยของความเร็ว กล่าวคือ ใส่ c = 1 จากนั้นมวลของร่างกายจะเท่ากับพลังงานนิ่ง และเนื่องจากพลังงานถูกอนุรักษ์ไว้ มวลจึงเป็นปริมาณอนุรักษ์ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็ว นี่คือคำตอบของ
คำถามแรก และมันคือพลังงานนิ่ง “สงบนิ่ง” ในวัตถุขนาดใหญ่ ที่ถูกปล่อยออกมาบางส่วนในปฏิกิริยาเคมีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยานิวเคลียร์
ตอนนี้เรามาดูประเด็นของการบวกกัน:
หากต้องการย้ายไปยังระบบอ้างอิงเฉื่อยอื่น เราควรใช้การแปลงแบบลอเรนซ์กับวัตถุที่อยู่นิ่งในเฟรมดั้งเดิม ในกรณีนี้จะได้รับการเชื่อมต่อทันทีระหว่างพลังงานและโมเมนตัมของร่างกายกับความเร็ว:
(3)
หมายเหตุ: อนุภาคของแสง โฟตอน ไม่มีมวล ดังนั้น จากสมการข้างต้น จะได้ว่าโฟตอน v = c
พลังงานและโมเมนตัมเป็นสิ่งเสริม พลังงานรวมของทั้งสอง ร่างกายฟรีเท่ากับผลรวมของพลังงาน (E = E1 + E2) โดยมีโมเมนตัมในทำนองเดียวกัน แต่ถ้าเราแทนจำนวนเหล่านี้เป็นสูตร (1) เราจะเห็นสิ่งนั้น
มวลรวมจะขึ้นอยู่กับมุมระหว่างพัลส์ p1 และ p2
จากนี้ไปมวลของระบบโฟตอนสองตัวที่มีพลังงาน E จะเท่ากับ 2E/c2 หากพวกมันบินเข้าไป ฝั่งตรงข้ามและจะเป็นศูนย์หากพวกมันบินไปในทิศทางเดียว ซึ่งถือว่าไม่ธรรมดามากสำหรับคนที่เจอทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นครั้งแรก แต่มันคือข้อเท็จจริง! กลศาสตร์ของนิวตันซึ่งมีมวลเป็นสารเติมแต่ง จะไม่ทำงานด้วยความเร็วที่เทียบได้กับความเร็วแสง คุณสมบัติของการเพิ่มมวลตามมาจากสูตรเฉพาะในขีดจำกัดเมื่อ v< ดังนั้น ในการใช้หลักการสัมพัทธภาพและความคงตัวของความเร็วแสง การแปลงแบบลอเรนซ์จึงมีความจำเป็น และจากนั้นจึงเป็นไปตามที่ความสัมพันธ์ระหว่างโมเมนตัมและความเร็วได้รับจากสูตร (3) ไม่ใช่จากสูตรของนิวตัน p = mv เมื่อร้อยปีก่อนด้วยความเฉื่อยของการคิดพวกเขาพยายามถ่ายโอนสูตรของนิวตันไปสู่ฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพและนี่คือวิธีที่แนวคิดเรื่องมวลสัมพัทธภาพเกิดขึ้นซึ่งเติบโตตามพลังงานที่เพิ่มขึ้นและด้วยเหตุนี้ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น ตามมุมมองของวันนี้ สูตร m=E/c2 เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ทำให้เกิดความสับสนในจิตใจ ในด้านหนึ่งโฟตอนไม่มีมวล และอีกด้านหนึ่งก็มีมวล เหตุใดการกำหนด E0 จึงสมเหตุสมผล เนื่องจากพลังงานขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิง และดัชนีศูนย์ในกรณีนี้บ่งชี้ว่านี่คือพลังงานในกรอบที่เหลือ เหตุใดสัญกรณ์ m0 (มวลนิ่ง) จึงไม่มีเหตุผล เพราะมวลไม่ได้ขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิง การยืนยันเกี่ยวกับความเท่าเทียมกันของพลังงานและมวลยังก่อให้เกิดความสับสนอีกด้วย จริงๆ แล้ว เมื่อใดก็ตามที่มีมวล ก็จะมีพลังงานที่สอดคล้องกับมวลนั้นด้วย นั่นคือ พลังงานนิ่ง E0=mc2 อย่างไรก็ตามเมื่อมีพลังงานก็ไม่มีมวลเสมอไป มวลของโฟตอนเป็นศูนย์ และพลังงานของโฟตอนไม่เป็นศูนย์ พลังงานของอนุภาคในรังสีคอสมิกหรือในเครื่องเร่งสมัยใหม่นั้นมีขนาดที่สูงกว่ามวลของมันมาก (ในหน่วยโดยที่ c = 1) อาร์. ไฟน์แมน มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของภาษาสัมพัทธภาพสมัยใหม่ ซึ่งในช่วงทศวรรษ 1950 ได้สร้างทฤษฎีการก่อกวนที่ไม่แปรเปลี่ยนเชิงสัมพัทธ์ในทฤษฎีสนามควอนตัมโดยทั่วไป และในพลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัมโดยเฉพาะ การอนุรักษ์พลังงาน 4 เวกเตอร์ - โมเมนตัมเป็นพื้นฐานของเทคนิคที่มีชื่อเสียงของแผนภาพไฟน์แมนหรือที่เรียกอีกอย่างว่ากราฟไฟน์แมน ในงานทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดของเขา ไฟน์แมนใช้แนวคิดเรื่องมวลที่กำหนดโดยสูตร (1) นักฟิสิกส์ที่เริ่มคุ้นเคยกับทฤษฎีสัมพัทธภาพกับทฤษฎีสนามของ Landau และ Lifshitz หรือบทความทางวิทยาศาสตร์ของ Feynman ไม่สามารถเกิดแนวคิดในการเรียกมวลของร่างกายว่าพลังงานหารด้วย c2 อีกต่อไป อย่างไรก็ตาม ในการนำเสนอที่ได้รับความนิยม (รวมถึงการบรรยายของไฟน์แมนเกี่ยวกับฟิสิกส์อันโด่งดัง) สิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ยังคงอยู่ และนี่เป็นความจริงที่น่าเศร้ามากซึ่งดูเหมือนว่าฉันต้องค้นหาคำอธิบายบางส่วนในความจริงที่ว่าแม้แต่นักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ย้ายจากกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ไปสู่การศึกษาก็พยายามปรับตัวให้เข้ากับจิตสำนึกของผู้อ่านที่หลากหลาย นำขึ้นมาบน m=E/c2 เพื่อที่จะกำจัด "ความผิดพลาด" ดังกล่าวจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องนำคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ที่เป็นหนึ่งเดียวมาใช้ในวรรณกรรมทางการศึกษาเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ การใช้สัญลักษณ์และคำศัพท์สมัยใหม่และล้าสมัยควบคู่กันนั้นชวนให้นึกถึงยานสำรวจดาวอังคารซึ่งล้มเหลวในปี 2542 เนื่องจากหนึ่งในบริษัทที่เกี่ยวข้องกับการสร้างมันใช้นิ้ว ในขณะที่บริษัทอื่นๆ ใช้ระบบเมตริก ปัจจุบัน ฟิสิกส์เข้าใกล้คำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของมวลของอนุภาคมูลฐานอย่างแท้จริง เช่น เลปตันและควาร์ก และอนุภาคอย่างโปรตอนและนิวตรอน ที่เรียกว่าฮาดรอน คำถามนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการค้นหาสิ่งที่เรียกว่าฮิกส์โบซอน ตลอดจนโครงสร้างและวิวัฒนาการของสุญญากาศ และในที่นี้คำเกี่ยวกับธรรมชาติของมวล แน่นอนว่าหมายถึงมวลคงที่ m ซึ่งนิยามไว้ในสูตร (1) ไม่ใช่มวลสัมพัทธภาพ ซึ่งเพียงแต่แสดงถึงพลังงานทั้งหมดของอนุภาคอิสระ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ มวลไม่ใช่ตัวชี้วัดความเฉื่อย (สูตร F-ma) การวัดความเฉื่อยคือพลังงานทั้งหมดของร่างกายหรือระบบของร่างกาย นักฟิสิกส์ไม่ได้ติดฉลากใด ๆ โดยเฉพาะที่สอดคล้องกับแนวคิดเรื่องมวลของนิวตันกับอนุภาค ท้ายที่สุดแล้ว นักฟิสิกส์ยังถือว่าอนุภาคไร้มวลเป็นอนุภาคอีกด้วย เมื่อพิจารณาถึงสิ่งที่เพิ่งกล่าวไป จึงไม่น่าแปลกใจที่รังสีจะถ่ายเทพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง ดังนั้นจึงเกิดความเฉื่อย และเรื่องย่อสั้นๆ: มวลมีค่าเท่ากันในทุกกรอบอ้างอิง โดยจะไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าอนุภาคจะเคลื่อนที่อย่างไร คำถาม "พลังงานมีมวลนิ่งหรือไม่" ไม่สมเหตุสมผล ไม่ใช่พลังงานที่มีมวล แต่เป็นร่างกาย (อนุภาค) หรือระบบของอนุภาค ผู้เขียนหนังสือเรียนที่สรุปจาก E0=mc2 ว่า “พลังงานมีมวล” กำลังเขียนวลีที่ไม่มีความหมาย เป็นไปได้ที่จะระบุมวลและพลังงานได้โดยการละเมิดตรรกะเท่านั้น เนื่องจากมวลเป็นสเกลาร์เชิงสัมพัทธภาพ และพลังงานเป็นส่วนประกอบของเวกเตอร์ 4 ตัว ในศัพท์ที่สมเหตุสมผล อาจฟังได้เพียงว่า "ความเท่าเทียมกันของพลังงานและมวลขณะพัก" จะวัดมวลกายในอวกาศได้อย่างไร? ดังนั้นเราจึงรู้ว่ามวลเป็นปริมาณทางกายภาพพื้นฐานที่กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงของร่างกาย จากมุมมองของทฤษฎีสัมพัทธภาพ มวลของร่างกาย m แสดงถึงพลังงานนิ่งของมัน ซึ่งตามความสัมพันธ์ของไอน์สไตน์: ที่ไหนคือความเร็วแสง ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน มวลทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งดึงดูดวัตถุทั้งหมดเข้าหากัน แรงที่วัตถุมีมวลดึงดูดวัตถุที่มีมวลถูกกำหนดโดยกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน: คุณสมบัติเฉื่อยของมวลในกลศาสตร์ไม่สัมพันธ์กัน (นิวตัน) ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ จากที่กล่าวมาข้างต้น คุณสามารถหามวลกายในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ได้อย่างน้อยสามวิธี คุณสามารถทำลายล้าง (แปลงมวลทั้งหมดเป็นพลังงาน) ร่างกายที่กำลังศึกษาและวัดพลังงานที่ปล่อยออกมา โดยใช้ความสัมพันธ์ของไอน์สไตน์เพื่อหาคำตอบ (เหมาะสำหรับวัตถุที่เล็กมาก เช่น วิธีนี้ทำให้คุณสามารถค้นหามวลของอิเล็กตรอนได้) แต่แม้แต่นักทฤษฎีที่ไม่ดีก็ไม่ควรเสนอวิธีแก้ปัญหาเช่นนี้ การทำลายล้างมวลหนึ่งกิโลกรัมจะปล่อยความร้อนออกมา 2·1,017 จูล ในรูปของรังสีแกมมาชนิดแข็ง ใช้ตัวทดสอบวัดแรงดึงดูดที่กระทำต่อวัตถุที่ศึกษาอยู่ และเมื่อทราบระยะทางโดยใช้ความสัมพันธ์ของนิวตันแล้ว ให้หามวล (คล้ายกับการทดลองคาเวนดิช) นี่เป็นการทดลองที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้เทคนิคที่ซับซ้อนและอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน แต่ทุกวันนี้ไม่มีอะไรที่เป็นไปไม่ได้ในการวัดมวลความโน้มถ่วง (แอคทีฟ) ที่มีขนาดตั้งแต่หนึ่งกิโลกรัมขึ้นไปด้วยความแม่นยำที่ค่อนข้างดี เพียงแต่ว่านี่เป็นประสบการณ์ที่จริงจังและละเอียดอ่อนซึ่งคุณต้องเตรียมตัวก่อนปล่อยเรือของคุณ ในห้องปฏิบัติการทางโลก กฎของนิวตันได้รับการทดสอบด้วยความแม่นยำเป็นเลิศสำหรับมวลที่ค่อนข้างเล็กในระยะห่างตั้งแต่ 1 เซนติเมตรถึงประมาณ 10 เมตร ส่งผลต่อร่างกายแต่อย่างใด พลังที่รู้จัก(เช่น ติดไดนาโมมิเตอร์กับวัตถุ) แล้ววัดความเร่ง แล้วใช้อัตราส่วนหามวลของร่างกาย (เหมาะสำหรับวัตถุขนาดกลาง) คุณสามารถใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมได้ ในการทำเช่นนี้ คุณจะต้องมีมวลที่ทราบเพียงตัวเดียว และวัดความเร็วของวัตถุทั้งก่อนและหลังปฏิสัมพันธ์ วิธีที่ดีที่สุดการชั่งน้ำหนักร่างกาย - การวัด/เปรียบเทียบ มวลเฉื่อย- และนี่คือวิธีการที่ใช้บ่อยมาก การวัดทางกายภาพ(และไม่ใช่เฉพาะในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์เท่านั้น) อย่างที่คุณอาจจำได้จาก ประสบการณ์ส่วนตัวและจากหลักสูตรฟิสิกส์ น้ำหนักที่ติดอยู่กับสปริงจะแกว่งด้วยความถี่ที่เฉพาะเจาะจงมาก: w = (k/m)1/2 โดยที่ k คือความแข็งของสปริง m คือมวลของน้ำหนัก ดังนั้น โดยการวัดความถี่การแกว่งของตุ้มน้ำหนักบนสปริง จึงสามารถกำหนดมวลของสปริงได้ด้วยความแม่นยำที่ต้องการ ยิ่งไปกว่านั้น มันไม่มีความแตกต่างอย่างแน่นอนไม่ว่าจะมีความไร้น้ำหนักหรือไม่ก็ตาม ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง จะสะดวกในการยึดตัวยึดสำหรับมวลที่วัดได้ระหว่างสปริงสองตัวที่ดึงเข้าไว้ ทิศทางตรงกันข้าม- (เพื่อความสนุกสนาน คุณสามารถกำหนดได้ว่าความไวของเครื่องชั่งขึ้นอยู่กับแรงตึงของสปริงอย่างไร) ใน ชีวิตจริงเครื่องชั่งดังกล่าวใช้เพื่อกำหนดความชื้นและความเข้มข้นของก๊าซบางชนิด คริสตัลเพียโซอิเล็กทริกถูกใช้เป็นสปริงและความถี่ แรงสั่นสะเทือนตามธรรมชาติซึ่งถูกกำหนดโดยความแข็งแกร่งและมวลของมัน การเคลือบถูกนำไปใช้กับคริสตัลที่ดูดซับความชื้นอย่างเฉพาะเจาะจง (หรือโมเลกุลของก๊าซหรือของเหลวบางชนิด) ความเข้มข้นของโมเลกุลที่สารเคลือบจับอยู่ในสภาวะสมดุลกับความเข้มข้นในก๊าซ โมเลกุลที่ถูกจับโดยการเคลือบจะเปลี่ยนมวลของคริสตัลเล็กน้อย และความถี่ของการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติซึ่งจะถูกกำหนดตามไปด้วย วงจรอิเล็กทรอนิกส์(จำไว้ว่าฉันบอกว่าคริสตัลเป็นแบบเพียโซอิเล็กทริก)... "เกล็ด" ดังกล่าวมีความไวมากและช่วยให้คุณสามารถระบุความเข้มข้นของไอน้ำหรือก๊าซอื่น ๆ ในอากาศที่มีความเข้มข้นน้อยมาก ใช่ หากคุณอยู่ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ โปรดจำไว้ว่าการไม่มีน้ำหนักไม่ได้หมายความว่าไม่มีมวล และในกรณีที่เกิดการกระแทกที่ด้านข้างของคุณ ยานอวกาศรอยฟกช้ำและตุ่มจะเป็นจริง ทายาท (มาตรา 1117) การร้องขอให้พินัยกรรมเป็นโมฆะนั้นอยู่ภายใต้อายุความทั่วไปสามปี (มาตรา 196 แห่งประมวลกฎหมายแพ่ง) บทที่ 3 ปัญหา กฎระเบียบทางกฎหมายสถาบันมรดกตามพินัยกรรมและแนวโน้มการพัฒนา §1 ความแปลกใหม่และปัญหาบางประการของกฎระเบียบทางกฎหมายของสถาบันมรดกตามพินัยกรรม เพิ่มขึ้น... ความสม่ำเสมอโดยไม่คำนึงถึงความรู้ของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์ ทุกผลย่อมมีเหตุของมัน เช่นเดียวกับทุกสิ่งทุกอย่างในฟิสิกส์ แนวคิดเรื่องระดับกำหนดเปลี่ยนไปเมื่อฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติทั้งหมดพัฒนาขึ้น ในศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีของนิวตันได้ถูกสร้างขึ้นและเป็นที่ยอมรับในที่สุด การมีส่วนร่วมที่สำคัญป.ล. ลาปลาซ (1749 - 1827) มีส่วนในการก่อตั้ง เขาเป็นนักเขียนผลงานคลาสสิกเกี่ยวกับกลศาสตร์ท้องฟ้าและ... ด้วยระยะเวลาที่เพิ่มขึ้น เที่ยวบินอวกาศแพทย์ตั้งคำถามถึงความจำเป็นในการตรวจสอบน้ำหนักของนักบินอวกาศ การเปลี่ยนไปใช้ที่อยู่อาศัยอื่นจะนำไปสู่การปรับโครงสร้างร่างกายอย่างแน่นอน รวมถึงการกระจายการไหลของของไหลในนั้นด้วย ในภาวะไร้น้ำหนักการไหลเวียนของเลือดจะเปลี่ยนไป - จากปลายแขนส่วนสำคัญของเลือดไหลไป หน้าอกและหัว กระบวนการขาดน้ำของร่างกายถูกกระตุ้นและทำให้น้ำหนักลดลง อย่างไรก็ตาม การสูญเสียน้ำแม้แต่หนึ่งในห้าซึ่งคิดเป็น 60-65% ในมนุษย์นั้นเป็นอันตรายต่อร่างกายอย่างมาก ดังนั้น แพทย์จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ในการตรวจสอบน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศอย่างต่อเนื่องในระหว่างการบินและเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการกลับสู่โลก เครื่องชั่ง "ทางโลก" ทั่วไปไม่ได้กำหนดมวล แต่เป็นน้ำหนักของร่างกาย - นั่นคือแรงโน้มถ่วงที่กดบนอุปกรณ์ ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์หลักการดังกล่าวไม่สามารถยอมรับได้ - ทั้งจุดฝุ่นและภาชนะที่บรรทุกสินค้าเมื่อใด น้ำหนักที่แตกต่างกันมีน้ำหนักเท่ากัน - เป็นศูนย์ เมื่อสร้างเครื่องวัดน้ำหนักตัวในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง วิศวกรต้องใช้หลักการที่แตกต่างออกไป เครื่องวัดมวลกายในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ถูกสร้างขึ้นตามวงจรออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิก ดังที่ทราบกันดีว่าระยะเวลาของการแกว่งอย่างอิสระของโหลดบนสปริงนั้นขึ้นอยู่กับมวลของมัน ดังนั้น ระบบออสซิลเลเตอร์จะคำนวณระยะเวลาการสั่นของแท่นพิเศษโดยมีนักบินอวกาศหรือวัตถุบางอย่างวางอยู่บนนั้นจนมีมวล ร่างกายที่จะวัดมวลจะถูกจับจ้องไปที่สปริงในลักษณะที่สปริงสามารถทำได้ การสั่นสะเทือนฟรีตามแนวแกนของสปริง ระยะเวลา T (\displaystyle T)ความผันผวนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับน้ำหนักตัว M (\displaystyle M)อัตราส่วน: โดยที่ K คือค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของสปริง จึงจะรู้ K (\displaystyle K)และการวัด T (\displaystyle T)สามารถพบได้ M (\displaystyle M). จากสูตรจะเห็นได้ชัดว่าคาบการสั่นไม่ได้ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดหรือการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วง อุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้าย “เก้าอี้” ประกอบด้วย สี่ส่วน: แท่นสำหรับวางนักบินอวกาศ (ส่วนบน) ฐานที่ติดกับ “พื้น” ของสถานี (ส่วนล่าง) ชั้นวางและส่วนตรงกลางแบบกลไก รวมถึงเครื่องอ่านอิเล็กทรอนิกส์ ขนาดเครื่อง : 79.8 x 72 x 31.8 ซม. วัสดุ: อลูมิเนียม ยาง แก้วออร์แกนิก น้ำหนักตัวเครื่องประมาณ 11 กิโลกรัม ส่วนบนอุปกรณ์ที่นักบินอวกาศนอนหงายประกอบด้วย สามส่วน- แผ่นลูกแก้วสี่เหลี่ยมติดอยู่กับแท่นด้านบน ที่พักคางสำหรับนักบินอวกาศยื่นออกมาจากปลายแท่นบนแท่งโลหะ ส่วนล่างของอุปกรณ์เป็นฐานรูปเกือกม้าซึ่งติดตั้งส่วนกลไกของอุปกรณ์และหน่วยวัดการอ่านไว้ ชิ้นส่วนทางกลประกอบด้วยสตรัททรงกระบอกแนวตั้ง โดยที่กระบอกสูบที่สองจะเคลื่อนที่ไปด้านนอกบนตลับลูกปืน ที่ด้านนอกของกระบอกสูบแบบเคลื่อนย้ายได้จะมีล้อช่วยแรง 2 ล้อพร้อมตัวหยุดเพื่อยึดระบบเคลื่อนที่ให้อยู่ที่ตำแหน่งตรงกลาง แท่นที่มีรูปทรงสำหรับร่างกายของนักบินอวกาศซึ่งกำหนดมวลของเขานั้นติดอยู่ที่ปลายด้านบนของกระบอกสูบที่เคลื่อนย้ายได้โดยใช้วงเล็บสองอัน มือจับสองอันที่มีทริกเกอร์อยู่ที่ปลายติดกับครึ่งล่างของกระบอกสูบแบบเคลื่อนย้ายได้ โดยมีตัวหยุดของระบบแบบเคลื่อนย้ายได้ฝังอยู่ในด้ามจับ ที่ด้านล่างของกระบอกสูบด้านนอกจะมีที่วางเท้าสำหรับนักบินอวกาศซึ่งมีฝายางสองอัน แท่งโลหะเคลื่อนที่ภายในชั้นวางทรงกระบอก ปลายด้านหนึ่งฝังอยู่ในแท่นด้านบน ที่ปลายอีกด้านของก้านจะมีแผ่นซึ่งทั้งสองด้านมีสปริงสองตัวติดอยู่ ซึ่งทำให้ระบบการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์อยู่ในตำแหน่งตรงกลางเมื่ออยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก เซ็นเซอร์แมกนีโตอิเล็กทริกติดอยู่ที่ด้านล่างของชั้นวาง ซึ่งจะบันทึกระยะเวลาการสั่นของระบบที่กำลังเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะพิจารณาระยะเวลาของการสั่นโดยอัตโนมัติด้วยความแม่นยำหนึ่งในพันของวินาที ดังที่แสดงไว้ข้างต้น ความถี่ในการสั่นสะเทือนของ “เก้าอี้” ขึ้นอยู่กับมวลของน้ำหนักบรรทุก ดังนั้นนักบินอวกาศเพียงแค่ต้องแกว่งเล็กน้อยบนวงสวิงดังกล่าว และหลังจากนั้นไม่นาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะคำนวณและแสดงผลการวัด ในการวัดน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศ 30 วินาทีก็เพียงพอแล้ว ต่อจากนั้นปรากฎว่า "เครื่องชั่งจักรวาล" มีความแม่นยำมากกว่าเครื่องชั่งทางการแพทย์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันมาก นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันต้องชั่งน้ำหนักตัวเองในอวกาศ เห็นได้ชัดว่าเครื่องชั่งธรรมดาไม่สามารถทำงานได้ที่นี่เนื่องจากไม่มีน้ำหนัก เครื่องชั่งของเราต่างจากเครื่องชั่งบนโลกตรงที่ทำงานบนหลักการที่แตกต่างและเป็นแท่นสั่นบนสปริง ก่อนที่จะชั่งน้ำหนัก ฉันลดแท่นลง บีบสปริงไปที่แคลมป์ นอนลงบนนั้น กดให้แน่นกับพื้นผิว และแก้ไขตัวเอง จัดกลุ่มร่างกายของฉันเพื่อไม่ให้ห้อย พันขาและแขนของฉันไว้รอบส่วนรองรับโปรไฟล์ ของแพลตฟอร์ม ฉันกดชัตเตอร์ กดเล็กน้อยและฉันรู้สึกสั่นสะเทือน ความถี่ของพวกเขาจะแสดงบนตัวบ่งชี้ในรหัสดิจิทัล ฉันอ่านค่าของมัน ลบรหัสความถี่การสั่นสะเทือนของแท่นที่วัดโดยไม่มีบุคคล และใช้ตารางเพื่อกำหนดน้ำหนักของฉัน ปรากฏว่าหนัก 74 กก. อุปกรณ์สำหรับวัดน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศถูกสร้างขึ้นภายในปี 1976 ที่สำนักออกแบบและเทคโนโลยีพิเศษของเลนินกราด "Biofizpribor" (SKTB "Biofizpribor")
หรือให้แม่นยำยิ่งขึ้น
เวกเตอร์อยู่ที่ไหน
หลักการทำงานของเครื่องวัดมวล
อุปกรณ์
เรื่องราว