Güneşimizin kütlesi 1,99 × 10 27 ton olup, Dünya'dan 330 bin kat daha ağırdır. Ancak bu sınırdan uzaktır. Keşfedilen en ağır yıldız R136a1'in ağırlığı 256 Güneş kadardır. Bize en yakın yıldız olan A, yıldızımızın yüksekliğinin ancak onda birini aşıyordu. Bir yıldızın kütlesi şaşırtıcı derecede değişebilir; fakat bunun bir sınırı var mıdır? Peki gökbilimciler için neden bu kadar önemli?
Kütle, bir yıldızın en önemli ve sıra dışı özelliklerinden biridir. Gökbilimciler bundan yola çıkarak yıldızın yaşını ve gelecekteki kaderini doğru bir şekilde belirleyebilirler. Üstelik kütlesellik, yıldızın yerçekimsel sıkıştırmasının gücünü belirler - yıldızın çekirdeğinin termonükleer bir reaksiyonda ve başlangıçta "tutuşmasının" ana koşulu. Bu nedenle kütle, yıldız kategorisi için geçici bir kriterdir. Gibi çok hafif nesneler gerçekten parlamayacaktır; çok ağır olanlar ise bu tür aşırı nesneler kategorisine girer.
Aynı zamanda bilim insanları yıldızın kütlesini zar zor hesaplayabiliyor; kütlesi tam olarak bilinen tek yıldız bizim yıldızımızdır. Dünyamız böyle bir netliğin getirilmesine yardımcı oldu. Gezegenin kütlesini ve hızını bilerek, yıldızın kütlesini Kepler'in değiştirilmiş Üçüncü Yasasına göre hesaplayabilirsiniz. ünlü fizikçi Isaac Newton. Johannes Kepler, bir gezegenin bir yıldıza olan uzaklığı ile hız arasındaki bağlantıyı keşfetti tam dönüş Yıldızın etrafındaki gezegenler ve Newton formülüne yıldızın ve gezegenin kütleleriyle destek verdi. Kepler'in Üçüncü Yasasının değiştirilmiş bir versiyonu gökbilimciler tarafından sıklıkla kullanılır; yalnızca yıldızların kütlesini değil aynı zamanda diğer yıldızların kütlesini belirlemek için de kullanılır. uzay nesneleri, bileşenler bir arada.
Şimdilik uzaktaki armatürler hakkında yalnızca tahminde bulunabiliriz. En gelişmiş (doğruluk açısından) kütleyi belirleme yöntemidir yıldız sistemleri. Hatası "sadece" %20-60'tır. Bu yanlışlık astronomi açısından kritik öneme sahiptir; eğer Güneş %40 daha hafif veya daha ağır olsaydı, Dünya'da yaşam ortaya çıkmazdı.
Yakınlarında yörüngeleri hesaplamalar için kullanılabilecek görünür nesnelerin bulunmadığı tek yıldızların kütlesinin ölçülmesi durumunda gökbilimciler bir uzlaşmaya varırlar. Bugün bir yıldızın kütlesinin aynı olduğu okunuyor. Bilim adamlarına ayrıca bir yıldızın kütlesi ile parlaklığı arasındaki ilişki de yardımcı oluyor, çünkü bu özelliklerin her ikisi de nükleer reaksiyonların gücüne ve yıldızın büyüklüğüne - doğrudan kütle göstergelerine - bağlı.
Yıldız kütlesi değeri
Yıldızların büyüklüğünün sırrı nitelik değil niceliktir. Çoğu yıldız gibi Güneşimizin de %98'i doğadaki en hafif iki element olan hidrojen ve helyumdan oluşur. Ama aynı zamanda tüm kütlenin %98'ini de içeriyor!
Bu kadar hafif maddeler nasıl bir araya gelerek devasa yanan toplar oluşturabilir? Bunu yapmak için büyüklerden kurtulmanız gerekir. kozmik cisimler alan, çok fazla malzeme ve ilk itme - böylece ilk kilogram helyum ve hidrojen birbirini çekmeye başlar. Yıldızların doğduğu moleküler bulutlarda hidrojen ve helyumun birikmesini engelleyen hiçbir şey yoktur. Bunlardan o kadar çok var ki, yerçekimi hidrojen atomlarının çekirdeklerini kuvvetli bir şekilde bir araya getirmeye başlıyor. Bu, hidrojeni helyuma dönüştüren termonükleer bir reaksiyonu başlatır.
Mantıklı olan şey daha fazla kütle yıldızın parlaklığı o kadar fazladır. Gerçekten de, büyük kütleli bir yıldızda, termonükleer bir reaksiyon için çok daha fazla hidrojen “yakıtı” vardır ve yerçekimsel sıkıştırma, süreci aktive etmek - daha güçlü. Bunun kanıtı, makalenin başında bahsedilen en büyük yıldız olan R136a1'dedir; 256 kat daha ağırdır ve yıldızımızdan 8,7 milyon kat daha parlaktır!
Ama kitlesellik aynı zamanda ters taraf: İşlemlerin yoğunluğundan dolayı hidrojen termo ortamda daha hızlı “yanar” nükleer reaksiyonlar içeri . Bu nedenle büyük yıldızlar çok uzun yaşamazlar. kozmik ölçek- birkaç yüz, hatta on milyonlarca yıl.
- İlginç gerçek: Bir yıldızın kütlesi Güneş'in kütlesinin 30 katı olduğunda, kütlesi Güneş'in 30 katından ne kadar fazla olursa olsun 3 milyon yıldan fazla yaşayamaz. Bunun nedeni Eddington radyasyon sınırının aşılmasıdır. Aşkın yıldızın enerjisi o kadar güçlü hale gelir ki, yıldızın maddesini akıntılar halinde söküp atar. daha büyük yıldız kütle kaybı ne kadar büyük olursa.
Yukarıda ana konuya baktık fiziksel süreçler yıldızın kütlesiyle ilgilidir. Şimdi onların yardımıyla hangi yıldızların "yapılabileceğini" bulmaya çalışalım.
Şu anda International'da çalışıyor uzay istasyonu, Okumak:
"...1,5 kg'lık kişisel kotamız da dahil olmak üzere Soyuz'umuz için ön kargo toplama işlemine devam ettik ve diğer kişisel eşyalarımızı Dünya'ya dönüş için paketledik".
Bunu düşündüm. Tamam, astronotlar yörüngeden yanlarına 1,5 kg eşya alabilirler. Peki ağırlıksızlık (mikro yerçekimi) koşullarında kütlelerini nasıl belirleyecekler?
Seçenek 1 - muhasebe. Uzay aracındaki her şeyin önceden tartılması gerekir. Bir kalem kapağının, çorabın ve flash belleğin ağırlığının ne kadar olduğu iyice bilinmelidir.
Seçenek 2 - santrifüj. Nesneyi kalibre edilmiş bir yay üzerinde çözüyoruz; itibaren açısal hız, yayın dönme yarıçapı ve deformasyonu, kütlesini hesaplıyoruz.
Seçenek 3 – ikinci Newtoniyen (F=ma). Vücudu bir yay ile itiyoruz ve ivmesini ölçüyoruz. Yayın itme kuvvetini bilerek kütleyi elde ederiz.
Dördüncü olduğu ortaya çıktı.
Yayın salınım periyodunun kendisine bağlı cismin kütlesine bağımlılığı kullanılır.
Sıfır yerçekiminde vücut kütlesi ve küçük kütlelerin ölçer “IM-01M” (kütle ölçer): 
Salyut ve Mir istasyonlarında "IM" kullanıldı. Kütle ölçerin kendi ağırlığı 11 kg idi, tartım işlemi yarım dakika sürdü; bu sırada cihaz yüksek doğruluk yük taşıyan bir platformun salınım periyodunu ölçtü.
Valentin Lebedev, “Bir Kozmonotun Günlüğü” (1982) adlı eserinde prosedürü şöyle anlatıyor:
“Uzayda ilk defa kendimizi tartmak zorunda kalıyoruz. Sıradan terazilerin burada çalışamayacağı açık, çünkü bizim terazilerimiz dünyadakilerden farklı olarak farklı bir prensiple çalışıyor; yaylar üzerinde salınan platform.
Tartmadan önce platformu yayları sıkarak kelepçelere indiriyorum, üzerine uzanıyorum, yüzeye sıkıca bastırıyorum ve vücudumu sarkmayacak şekilde gruplandırıp bacaklarımı ve kollarımı profil desteğinin etrafına sararak kendimi sabitliyorum. platformun. Deklanşöre basıyorum. Hafif bir itmeyle titreşimleri hissediyorum. Frekansları göstergede dijital kodla görüntülenir. Değerini okuyorum, platformun kimse olmadan ölçülen titreşim frekansı kodunu çıkarıyorum ve ağırlığımı belirlemek için tabloyu kullanıyorum.”
Orbital insanlı istasyon "Almaz", kütle ölçer numarası 5: 
Bu cihazın modernize edilmiş bir versiyonu şu anda Uluslararası Uzay İstasyonunda:
Adil olmak gerekirse, seçenek 1 (her şeyin ön tartımı) hala genel kontrol için kullanılıyor ve seçenek 3 (Newton'un ikinci yasası) Uzay Doğrusal İvme Kütle Ölçüm Cihazı tartım cihazında kullanılıyor (
Terazinin üzerinde hareketsiz durursanız terazi ağırlığı daha doğru gösterecektir. Eğilirken veya çömelirken tartı ağırlıkta bir azalma gösterecektir. Eğilmenin veya çömelmenin sonunda tartı ağırlıkta bir artış gösterecektir.
Başa dön
Neden bir iplikle asılı duran bir vücut? ağırlık merkezi asılma noktasının hemen altına gelinceye kadar sallanıyor mu?
Ağırlık merkezi askı noktasının altında değilse yerçekimi bir tork oluşturur; ağırlık merkezi askı noktasının altındaysa yerçekimi torku sıfırdır.
Çünkü Toplar aynıysa, çarpmadan önce hareket eden top duracak ve çarpmadan önce hareketsiz olan top hızını kazanacaktır.
Başa dön
Sıcak hava yükselir. Troposferin alt katmanları neden daha sıcak?
Yükseliyor atmosferik hava genişler ve soğur.
Ayakların yerdeki gölgesi neden başın gölgesinden daha az bulanık?
Bu, uzatılmış bir ışık kaynağının farklı bölümlerinin oluşturduğu gölgelerin birbiriyle örtüşmesi ve bu gölgelerin sınırlarının çakışmaması ile açıklanmaktadır. Nesneden gölgenin oluştuğu yüzeye olan mesafe nispeten küçükse, kaynağın farklı yerlerinden gelen gölgelerin sınırları arasındaki mesafeler en küçük olacaktır.
Oradan akan suda su musluğuçözünmüş havanın bir kısmı çok sayıda küçük kabarcık şeklinde salınır. Bu kabarcıkların sınırlarında ışık çok sayıda yansımaya uğrar, bu nedenle su süt beyazı bir ışık alır.
Böyle bir motor çalışacak, ancak verimliliği düşük olacaktır çünkü en yapılan iş gazı sıkıştırmaya yönelik olacaktır.
Çivilerde mıknatıslanmaları sonucu aynı adı taşıyan kutuplar yakınlarda bulunur. Aynı adı taşıyan direkler iter. Asma noktalarında sürtünme itmeyi önler ve aşağıda serbestçe asılı olan çivilerin uçları birbirinden uzaklaşarak itici kuvvetler yaşar.
Günümüze kadar ulaşan antik yapıların camlarının alt kısmı neden daha kalındır?
Cam amorf vücut. İçindeki atomlar, sıvıdaki gibi düzenli değildir ve hareket edebilir. Bu nedenle dikey cam yavaş akar ve birkaç yüzyıl sonra camın alt kısmının kalınlaştığını fark edebilirsiniz.
Buzdolabının tükettiği enerji ne için kullanılıyor?
Buzdolabının tükettiği elektrik odayı ısıtmak için kullanılır.
Ağırlık bırak sıcak su güçler tarafından tutulan yüzey gerilimi, daha az olacak. Suyun yüzey gerilim katsayısı sıcaklık arttıkça azalır.
Buzdan bikonveks mercek yaparsanız güneşli bir günde ateş yakmak için buz kullanabilirsiniz. Bikonveks mercek, üzerine düşen ışığı toplama özelliğine sahiptir. güneş ışınları bir noktaya (odakta), böylece bu noktaya ulaşabilirsiniz yüksek sıcaklık ve yanıcı maddeleri tutuşturun.
Batan güneş neden bize kırmızı görünür?
Bir ışık dalgası atmosferde batan güneşten, zirvedeki güneşten daha uzun bir mesafe kat eder. Atmosferden geçen ışık, hava ve içindeki parçacıklar tarafından saçılır. Saçılma esas olarak kısa dalga radyasyonundan meydana gelir.
Kişinin koştuğu yere paralel bir duvarda gölge oluşması ve ışık kaynağının hareket etmesi durumunda kişi gölgesinden daha hızlı koşabilir. bir insandan daha hızlı m ve adamla aynı yönde.
Hangi durumda ip daha güçlü esner - eğer kişi elleriyle uçlarını farklı yönlere çekerse veya iki eliyle bir ucundan çekip diğer ucunu duvara bağlarsa? Her iki durumda da her elin ipe aynı kuvvetle etki ettiğini varsayalım.
İkinci durumda ip daha fazla uzar. Her elin ipe F büyüklüğünde bir kuvvetle etki ettiğini varsayarsak, ilk durumda ip bir F kuvvetine ve ikinci durumda - 2F'ye maruz kalır.
Dolunay sırasında Ay diskinin üst kısmında büyük karanlık noktalar görülür. Bu noktalar neden Ay haritalarının alt kısmında yer alıyor?
Ay'ın haritalardaki görüntüsü teleskop kullanılarak elde edilen görüntüsüne karşılık gelir.
Uzun bir ipin üzerinde asılı duran bir kova suyun, dibindeki bir delikten yavaş yavaş su akması durumunda salınım periyodu nasıl değişir?
Bu sistem için iyi bir yaklaşım modeldir. matematiksel sarkaç salınım periyodu uzunluğuna bağlıdır.
Kova başlangıçta tamamen doluysa, su dışarı aktığında salınım süresi başlangıçta artacaktır. Bu, “kova-su” sisteminin ağırlık merkezinin azalacağı ve bunun sonucunda sarkacın uzunluğunun artacağı gerçeğiyle açıklanmaktadır. Daha sonra kova-su sisteminin ağırlık merkezinin artması nedeniyle süre azalacaktır. Kovadaki suyun tamamı boşaltıldığında salınım periyodu orijinal periyoduna eşit olacaktır çünkü sarkacın orijinal uzunluğu geri kazanılacaktır.
Kütle kavramı pek çok soruyu gündeme getiriyor: Cisimlerin kütlesi hızlarına mı bağlı? Gövdeleri bir sistemde birleştirirken kütle katkısı mı oluyor (yani m12 = m1 + m2)? Uzayda vücut kütlesi nasıl ölçülür?
Farklı fizik öğretmenleri bu sorulara farklı yanıtlar verir, dolayısıyla ilk emrin aynı olması şaşırtıcı değildir. genç uzman Birisi bir araştırma enstitüsünde çalışmaya geldiğinde “okulda öğrendiğiniz her şeyi unutun” olur. Bu sayfada sizi bu konularla kendi hayatlarında temas eden uzmanların bakış açılarıyla tanıştıracağım. bilimsel çalışma. Ama önce kütle kavramının fiziksel anlamına daha yakından bakalım.
Kütlenin eğrilik olarak matematiksel-geometrik yorumlanmasından daha önce bahsetmiştim. jeodezik çizgiler dört boyutlu uzay/zaman, ancak 1905'teki çalışmasında Einstein kütle ve fiziksel anlam, dinlenme enerjisi kavramını fiziğe tanıtıyor.
Bugün kütle denilince fizikçiler şu formülle belirlenen katsayıyı kastediyorlar:
m2=E2/c4-p2/c2 (1)
Tüm formüllerde aşağıdaki gösterimler kullanılır (aksi belirtilmedikçe):
Böyle bir kütle, bir eylemsiz referans çerçevesinden diğerine geçerken değişmez eylemsizlik sistemi. E ve p için Lorentz dönüşümünü kullanırsanız bunu doğrulamak kolaydır; burada v, bir sistemin diğerine göre hızıdır ve v vektörü, x ekseni boyunca yönlendirilir:
(2)
Dolayısıyla, 4 boyutlu bir vektörün bileşenleri olan E ve p'den farklı olarak kütle, Lorentzian değişmezidir.
Düşünce için yiyecek:
Lorentz dönüşümü, Einstein'ın formüllerinin tüm dünyasının temelini oluşturur. Fizikçi Hendrik Anton Lorentz'in önerdiği bir teoriye dayanıyor. Özetle işin özü şuna iniyor: hızlı hareket eden bir cismin boylamasına - hareket yönünde - boyutları küçültülür. 1909'da ünlü Avusturyalı fizikçi Paul Ehrenfest bu sonuçtan şüphe ediyordu. Onun itirazı şu: Hareket eden nesnelerin gerçekte düzleştiğini varsayalım. Tamam, hadi diskle deney yapalım. Yavaş yavaş hızı artırarak döndüreceğiz. Bay Einstein'ın dediği gibi diskin boyutu azalacak; ayrıca disk bozulacaktır. Dönme hızı ışık hızına ulaştığında disk kaybolacaktır.
Einstein şok olmuştu çünkü Ehrenfest haklıydı. Görelilik teorisinin yaratıcısı, karşı argümanlarından birkaçını özel dergilerden birinin sayfalarında yayınladı ve ardından rakibinin, uzun süredir uğraştığı Hollanda'da fizik profesörü pozisyonunu almasına yardımcı oldu. Ehrenfest 1912'de oraya taşındı. Buna karşılık, bahsettiğimiz Ehrenfest'in keşfi, kısmi görelilik teorisiyle ilgili kitapların sayfalarından kayboluyor: Ehrenfest paradoksu.
Ehrenfest'in spekülatif deneyi ancak 1973'te uygulamaya konuldu. Fizikçi Thomas E. Phipps, dönen bir diskin fotoğrafını çekti muazzam hız. Bu fotoğrafların (flaş kullanılarak çekilmiş) Einstein'ın formüllerinin kanıtı olması gerekiyordu. Ancak bunda bir yanlışlık vardı. Diskin boyutları teorinin aksine değişmedi. "Boyuna sıkıştırma" müjdesi verildi özel teori göreliliğin nihai kurgu olduğu ortaya çıktı. Phipps, popüler Nature dergisinin editörlerine çalışmaları hakkında bir rapor gönderdi. Reddetti. Sonunda makale İtalya'da küçük bir tirajla yayınlanan özel bir derginin sayfalarında yayınlandı. Ancak hiç kimse onu yeniden basmadı. Hiçbir his yoktu. Makale fark edilmeden gitti.
Hareket sırasında zaman genişlemesini kaydetmeye çalıştıkları deneylerin kaderi de daha az dikkat çekici değil.
Bu arada, ilişki (1)'den dinlenme enerjisi için ünlü Einstein ifadesi E0=mc2 elde edilir (eğer p=0 ise). . Ve ışık hızını hız birimi olarak alırsak, yani. c = 1 koyarsak cismin kütlesi dinlenme enerjisine eşit olur. Enerji korunduğuna göre kütle, hıza bağlı olmayan, korunan bir niceliktir. İşte cevabı
ilk soru Ve kısmen kimyasal ve özellikle nükleer reaksiyonlarda açığa çıkan, büyük cisimlerde "uykuda olan" geri kalan enerjidir.
Şimdi toplanabilirlik konusuna bakalım:
Başka bir eylemsiz referans sistemine geçmek için, Lorentz dönüşümlerinin orijinal çerçevede hareketsiz durumdaki bir cisme uygulanması gerekir. Bu durumda cismin enerjisi ve momentumu ile hızı arasında hemen bir bağlantı kurulur:
(3)
Not: Işık parçacıkları yani fotonlar kütlesizdir. Bu nedenle yukarıdaki denklemlerden bir foton için v = c sonucu çıkar.
Enerji ve momentum katkılıdır. İkinin toplam enerjisi özgür bedenler enerjilerinin toplamına eşittir (E = E1 + E2), momentum da benzerdir. Ancak bu miktarları formül (1)'de yerine koyarsak şunu görürüz:
Toplam kütlenin p1 ve p2 darbeleri arasındaki açıya bağlı olduğu ortaya çıkıyor.
Buradan, enerjileri E olan iki fotondan oluşan bir sistemin kütlesi, eğer uçarlarsa 2E/c2'ye eşit olur. zıt taraflar, ve eğer bir yönde uçuyorlarsa sıfır. Görelilik teorisiyle ilk kez karşılaşan bir kişi için bu çok alışılmadık bir durum ama bu bir gerçek! Kütlenin toplandığı Newton mekaniği, ışık hızıyla karşılaştırılabilecek hızlarda çalışmaz. Kütlesel toplamsallık özelliği formüllerden yalnızca v limitinde çıkar.< Dolayısıyla, görelilik ilkesini ve ışık hızının sabitliğini uygulamak için Lorentz dönüşümleri gereklidir ve bunlardan momentum ile hız arasındaki ilişkinin Newton'un p = mv formülüyle değil, formül (3) ile verildiği sonucu çıkar. Yüz yıl önce, düşüncenin ataleti aracılığıyla Newton'un formülünü göreli fiziğe aktarmaya çalıştılar ve artan enerjiyle ve dolayısıyla artan hızla büyüyen göreli kütle fikri böyle ortaya çıktı. Günümüz bakış açısına göre m=E/c2 formülü kafaları karıştıran bir yapaylıktır: Bir yandan foton kütlesiz, diğer yandan ise kütlesi vardır. E0 gösterimi neden anlamlıdır? Çünkü enerji referans çerçevesine bağlıdır ve bu durumda sıfır indeksi bunun dinlenme çerçevesindeki enerji olduğunu gösterir. m0 (durgun kütle) gösterimi neden mantıksızdır? Çünkü kütle referans çerçevesine bağlı değildir. Enerji ve kütlenin eşdeğerliği iddiası da ortaya çıkan karışıklığa katkıda bulunuyor. Aslında kütle varsa ona karşılık gelen enerji de vardır: dinlenme enerjisi E0=mc2. Ancak enerji olduğunda her zaman kütle de olmaz. Fotonun kütlesi sıfırdır ve enerjisi sıfır değildir. Kozmik ışınlardaki veya modern hızlandırıcılardaki parçacıkların enerjileri, kütlelerinden (c = 1 olan birimler halinde) birkaç kat daha yüksektir. Modern görelilik dilinin oluşumunda olağanüstü bir rol, 1950'lerde genel olarak kuantum alan teorisinde ve özel olarak kuantum elektrodinamiğinde göreli olarak değişmez bir pertürbasyon teorisi yaratan R. Feynman tarafından oynandı. 4-vektörlü enerjinin - momentumun korunumu, Feynman diyagramlarının ünlü tekniğinin veya aynı zamanda Feynman grafikleri olarak da adlandırıldığı gibi temelidir. Feynman tüm bilimsel çalışmalarında formül (1) ile verilen kütle kavramını kullanmıştır. Görelilik teorisiyle Landau ve Lifshitz'in Alan Teorisi veya Feynman'ın bilimsel makaleleriyle tanışmaya başlayan fizikçiler, artık bir cismin kütlesini enerjinin c2'ye bölünmesi olarak adlandırma fikrini ortaya çıkaramadılar. ancak popüler sunumda (ünlü Feynman fizik dersleri dahil) bu eser kaldı. Ve bu çok üzücü bir gerçektir ve bana öyle geliyor ki bunun kısmi bir açıklaması, en büyük fizikçilerin bile bilimsel faaliyetlerden eğitim faaliyetlerine geçerken geniş bir okuyucu kitlesinin bilincine uyum sağlamaya çalışmaları gerçeğinde aranmalıdır. m=E/c2'de ortaya çıktı Bu tür "hatalardan" kurtulmak için görelilik teorisine ilişkin eğitim literatüründe birleşik bir modern bilimsel terminolojinin benimsenmesi gerekmektedir. Modern ve modası geçmiş sembol ve terimlerin paralel kullanımı, 1999'da düşen Mars sondasını anımsatıyor çünkü bu uzay aracının yaratılmasında görev alan şirketlerden biri inç kullanırken diğerleri metrik sistemi kullanıyordu. Bugün fizik, hem leptonlar ve kuarklar gibi gerçekten temel parçacıkların hem de hadronlar adı verilen proton ve nötron gibi parçacıkların kütlesinin doğası sorusuna yaklaştı. Bu soru, Higgs bozonları olarak adlandırılan bozonların araştırılmasıyla ve boşluğun yapısı ve evrimiyle yakından ilgilidir. Ve burada kütlenin doğası hakkındaki sözler, elbette, serbest bir parçacığın toplam enerjisini temsil eden göreli kütleye değil, formül (1)'de tanımlanan değişmez m kütlesine atıfta bulunur. Görelilik teorisinde kütle eylemsizliğin bir ölçüsü değildir. (formül F-ma). Atalet ölçüsü, bir cismin veya cisimler sisteminin toplam enerjisidir. Fizikçiler parçacıklara özellikle Newton'un kütle fikrine karşılık gelen herhangi bir etiket yapıştırmazlar. Sonuçta fizikçiler kütlesiz parçacıkları da parçacık olarak kabul ediyorlar. Az önce söylenenler göz önüne alındığında, radyasyonun enerjiyi bir cisimden diğerine aktarması ve dolayısıyla ataletin olması şaşırtıcı değildir. Ve kısa bir özet: Kütle tüm referans çerçevelerinde aynı değere sahiptir ve parçacığın nasıl hareket ettiğine bakılmaksızın değişmez. "Enerjinin durgun kütlesi var mıdır?" mantıklı değil. Kütlesi olan enerji değil, bir cisim (parçacık) veya parçacıklar sistemidir. E0=mc2'den "enerjinin kütlesi vardır" sonucunu çıkaran ders kitabı yazarları, anlamsız bir cümle yazıyorlar. Kütle göreceli bir skaler olduğundan ve enerji 4-vektörün bir bileşeni olduğundan, kütle ve enerjiyi ancak mantığı ihlal ederek tanımlamak mümkündür. Makul bir terminolojide, yalnızca şu şekilde duyulabilir: "Dinlenme enerjisi ve kütlenin eşitliği." Uzayda vücut kütlesi nasıl ölçülür? Dolayısıyla Kütlenin bir cismin eylemsizlik ve yerçekimsel fiziksel özelliklerini belirleyen temel bir fiziksel nicelik olduğunu biliyoruz. Görelilik teorisi açısından bakıldığında, bir cismin m kütlesi onun hareketsiz enerjisini karakterize eder; bu, Einstein'ın ilişkisine göre: nerede ışık hızıdır. Newton'un yerçekimi teorisinde kütle, tüm cisimleri birbirine çeken evrensel yerçekimi kuvvetinin kaynağı olarak hizmet eder. Kütleli bir cismin kütleli bir cismi çekme kuvveti Newton'un yerçekimi yasasıyla belirlenir: Göreli olmayan (Newton) mekanikte kütlenin eylemsizlik özellikleri ilişki tarafından belirlenir. Yukarıdakilerden sıfır yerçekiminde vücut kütlesini belirlemenin en az üç yolunu elde etmek mümkündür. Cevabı bulmak için Einstein'ın ilişkisini kullanarak incelenen cismi yok edebilir (tüm kütleyi enerjiye dönüştürebilir) ve salınan enerjiyi ölçebilirsiniz. (Çok küçük cisimler için uygundur; örneğin bu şekilde bir elektronun kütlesini öğrenebilirsiniz). Ancak kötü bir teorisyen bile böyle bir çözüm önermemelidir. Bir kilogram kütlenin yok olması, sert gama radyasyonu şeklinde 2.1017 joule ısı açığa çıkarır Bir test gövdesi kullanarak, incelenen nesnenin ona etki eden çekim kuvvetini ölçün ve Newton ilişkisini kullanarak mesafeyi bilerek kütleyi bulun (Cavendish deneyine benzer). Bu, gelişmiş teknikler ve hassas ekipman gerektiren karmaşık bir deneydir, ancak bugün, bir kilogram veya daha fazla (aktif) yerçekimi kütlesinin oldukça iyi bir doğrulukla böyle bir ölçümünde hiçbir şey imkansız değildir. Bu sadece geminizin suya indirilmesinden önce hazırlamanız gereken ciddi ve incelikli bir deneyimdir. Dünyevi laboratuvarlarda Newton yasası, bir santimetre ile yaklaşık 10 metre arasındaki mesafe aralığındaki nispeten küçük kütleler için mükemmel bir doğrulukla test edilmiştir. Vücudu herhangi bir şekilde etkileyin bilinen güç(örneğin, bir cisme dinamometre takın) ve ivmesini ölçün ve cismin kütlesini bulmak için bu oranı kullanın (Orta büyüklükteki cisimler için uygundur). Momentumun korunumu yasasını kullanabilirsiniz. Bunu yapmak için kütlesi bilinen bir cisme sahip olmanız ve cisimlerin etkileşimden önce ve sonra hızlarını ölçmeniz gerekir. En iyi yol Vücudu tartmak - ölçmek/karşılaştırmak atıl kütle. Ve bu çok sık kullanılan bir yöntemdir. fiziksel ölçümler(ve yalnızca sıfır yerçekiminde değil). Muhtemelen hatırladığınız gibi kişisel deneyim ve fizik dersinde, bir yaya bağlı bir ağırlık çok spesifik bir frekansla salınır: w = (k/m)1/2, burada k yayın sertliği, m ise ağırlığın kütlesidir. Böylece yay üzerindeki ağırlığın salınım frekansı ölçülerek kütlesi gerekli doğrulukla belirlenebilir. Üstelik ağırlıksızlığın olup olmamasının kesinlikle hiçbir önemi yok. Sıfır yerçekiminde, ölçülen kütleye yönelik tutucuyu iki yay arasında gerilmiş şekilde sabitlemek uygundur. ters yön. (Eğlenmek için terazinin hassasiyetinin yayların ön gerilimine nasıl bağlı olduğunu belirleyebilirsiniz). İÇİNDE gerçek hayat Bu tür ölçekler belirli gazların nemini ve konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. Piezoelektrik kristal yay olarak kullanılır, frekans doğal titreşimler sertliği ve kütlesi ile belirlenir. Kristale, nemi (veya belirli gaz veya sıvı moleküllerini) seçici olarak emen bir kaplama uygulanır. Kaplama tarafından yakalanan moleküllerin konsantrasyonu, gazdaki konsantrasyonlarıyla belirli bir dengededir. Kaplama tarafından yakalanan moleküller, kristalin kütlesini ve buna göre belirlenen kendi titreşimlerinin frekansını biraz değiştirir. elektronik devre(unutmayın, kristalin piezoelektrik olduğunu söylemiştim)... Bu tür "ölçekler" çok hassastır ve havadaki çok küçük su buharı veya diğer bazı gaz konsantrasyonlarını belirlemenize olanak tanır. Evet, sıfır yerçekimindeyseniz, ağırlığın yokluğunun kütlenin yokluğu anlamına gelmediğini ve yanınızdan bir darbe olması durumunda unutmayın. uzay gemisi morluklar ve şişlikler gerçek olacak Mirasçılar (Madde 1117). Vasiyetnamenin geçersiz kılınması talepleri üç yıllık genel zamanaşımına tabidir (Medeni Kanun'un 196. maddesi). Bölüm III Sorunlar yasal düzenleme Vasiyet yoluyla miras enstitüsü ve gelişme beklentileri. §1 Vasiyet yoluyla miras kurumunun hukuki düzenlemesinde bazı yenilikler ve sorunlar. Artırılmış... Olguların doğası hakkındaki bilgimize bakılmaksızın düzenlilikler. Her etkinin bir nedeni vardır. Fizikteki her şey gibi determinizm kavramı da fizik ve tüm doğa bilimleri geliştikçe değişti. 19. yüzyılda Newton'un teorisi nihayet oluşturuldu ve kuruldu. Önemli Katkı P.S. Laplace (1749 - 1827) oluşumuna katkıda bulundu. Gök mekaniği üzerine klasik eserlerin yazarıydı ve... Artan süre ile uzay uçuşları doktorlar astronotların ağırlığını izleme ihtiyacı sorusunu gündeme getirdi. Başka bir yaşam alanına geçiş, kesinlikle vücudun yeniden yapılandırılmasına yol açar, buna sıvı akışlarının yeniden dağıtılması da dahildir. Ağırlıksızlıkta kan akışı değişir - alt ekstremitelerden önemli bir kısmı aşağı doğru akar göğüs ve kafa. Vücudun dehidrasyon süreci uyarılır ve kişi kilo verir. Ancak insanlarda %60-65 oranında olan suyun beşte birinin bile kaybı vücut için oldukça tehlikelidir. Bu nedenle doktorların, uçuş sırasında ve Dünya'ya dönmeye hazırlanırken astronotların vücut ağırlığını sürekli olarak izlemek için güvenilir bir cihaza ihtiyaçları vardı. Geleneksel "dünyevi" teraziler kütleyi değil, vücudun ağırlığını, yani cihaza baskı yaptığı yerçekimi kuvvetini belirler. Sıfır yerçekiminde böyle bir prensip kabul edilemez - hem bir toz zerresi hem de kargo içeren bir konteyner farklı ağırlık, eşit - sıfır ağırlığa sahiptir. Sıfır yerçekiminde bir vücut ağırlığı ölçer oluştururken mühendisler farklı bir prensip kullanmak zorunda kaldı. Sıfır yerçekimindeki vücut kütle ölçer, harmonik osilatör devresine göre yapılmıştır. Bilindiği gibi yay üzerindeki yükün serbest salınım periyodu kütlesine bağlıdır. Böylece osilatör sistemi, üzerine bir astronotun veya üzerine kütle yerleştirilen bir nesnenin bulunduğu özel bir platformun salınım periyodunu yeniden hesaplar. Kütlesi ölçülecek cisim, görevini yapabilecek şekilde bir yay üzerine sabitlenmiştir. serbest titreşimler yayın ekseni boyunca. Dönem T (\displaystyle T) bu dalgalanmalar vücut ağırlığıyla ilişkilidir M (\displaystyle M) oran: burada K yay esneklik katsayısıdır. Böylece bilmek K (\displaystyle K) ve ölçüm T (\displaystyle T), bulunabilir M (\displaystyle M). Formülden salınım periyodunun yerçekiminin genliğine veya ivmesine bağlı olmadığı açıktır. “Sandalye” görünümlü cihaz şunlardan oluşuyor: dört parça: Astronotun yerleştirilmesi için platformlar (üst kısım), istasyonun "zemine" (alt kısım) tutturulmuş bir taban, bir raf ve mekanik bir orta kısmın yanı sıra bir elektronik okuma ünitesi. Cihaz boyutu: 79,8 x 72 x 31,8 cm. Malzeme: alüminyum, kauçuk, organik cam. Cihazın ağırlığı yaklaşık 11 kilogramdır. Üst kısım Astronotun göğsüyle yattığı cihaz aşağıdakilerden oluşur: üç bölüm. Üst platforma dikdörtgen bir pleksiglas levha yapıştırılmıştır. Astronotun çenesi için bir dayanak, platformun ucundan metal bir çubuğun üzerinde uzanır. Cihazın alt kısmı, cihazın mekanik kısmının ve okuma ölçüm ünitesinin takıldığı at nalı şeklinde bir tabandır. Mekanik parça, ikinci bir silindirin yataklar üzerinde harici olarak hareket ettiği dikey silindirik bir destekten oluşur. Hareketli silindirin dış tarafında, hareketli sistemi orta konumda sabitlemek için durduruculu iki volan bulunmaktadır. Kozmonotun gövdesi için kütlesini belirleyen şekillendirilmiş bir platform, iki boru şeklindeki braket kullanılarak hareketli silindirin üst ucuna tutturulmuştur. Hareketli silindirin alt yarısına, hareketli sistemin durdurucularının kulpların içine gömüldüğü, uçlarında tetik bulunan iki kulp takılmıştır. Dış silindirin alt kısmında astronot için iki lastik kapaklı bir ayak dayanağı bulunmaktadır. Bir ucu üst platforma gömülü olan metal bir çubuk, silindirik rafın içinde hareket eder; Çubuğun karşı ucunda, ağırlıksızlık koşullarında cihazın hareket sistemini orta konumda kuran, her iki tarafına da iki yayın takıldığı bir plaka vardır. Hareketli sistemin salınım periyodunu kaydeden, rafın altına bir manyetoelektrik sensör sabitlenmiştir. Sensör, salınım periyodunun süresini saniyenin binde biri hassasiyetle otomatik olarak dikkate alır. Yukarıda gösterildiği gibi “sandalyenin” titreşim frekansı yükün kütlesine bağlıdır. Bu nedenle, astronotun böyle bir salınımda biraz sallanması yeterlidir ve bir süre sonra elektronik, ölçüm sonucunu hesaplayacak ve gösterecektir. Bir astronotun vücut ağırlığını ölçmek için 30 saniye yeterlidir. Daha sonra “kozmik ölçeklerin” günlük yaşamda kullanılan tıbbi ölçeklerden çok daha doğru olduğu ortaya çıktı. Uzayda ilk kez kendimi tartmam gerekiyor. Ağırlık olmadığı için sıradan terazilerin burada çalışamayacağı açıktır. Bizim terazilerimiz, dünyadaki terazilerden farklı olarak, farklı bir prensiple çalışır ve yaylar üzerinde salınan bir platformdur. Tartmadan önce platformu yayları sıkarak kelepçelere indiriyorum, üzerine uzanıyorum, yüzeye sıkıca bastırıyorum ve vücudumu sarkmayacak şekilde gruplandırıp bacaklarımı ve kollarımı profil desteğinin etrafına sararak kendimi sabitliyorum. platformun. Deklanşöre basıyorum. Hafif bir itmeyle titreşimleri hissediyorum. Frekansları göstergede dijital kodla görüntülenir. Değerini okudum, platformun kimse olmadan ölçülen titreşim frekansı kodunu çıkardım ve ağırlığımı belirlemek için tabloyu kullandım. 74 kg olduğu ortaya çıktı. Bir astronotun vücut ağırlığını ölçmek için bir cihaz, en geç 1976'da Leningrad özel tasarım ve teknoloji bürosu "Biofizpribor"da (SKTB "Biofizpribor") oluşturuldu.
veya daha kesin olmak gerekirse.
, bir vektör nerede
Kütle ölçüm cihazının çalışma prensibi
Cihaz
Hikaye