Чи легко розігнатися з місця з відром у руці? Якщо цебро порожнє, то легко. Якщо у відрі вода, то важче. Якщо пісок – ще важче.
А якщо вже біжиш із цебром, то продовжувати рух нескладно, складніше розігнатися чи загальмувати. Тобто тіла пручаються не лише розгону, а взагалі зміні швидкості, і пручаються по-різному. Що ж змінилося у відрі, що змусило нас докладати більше зусиль? Те, що змінилося, називається масою.
Зміна швидкості тіла.
Швидкість – це переміщення за одиницю часу. Переміщення – векторна величина. Щоб сказати, куди перемістилося тіло, важливо знати, у якому напрямі воно перемістилося. Тоді ми знатимемо, де тіло.
Якщо переміщення (а це вектор) розділити на якийсь час, то отримаємо вектор - швидкість. Важливо не тільки те, як швидко рухається тіло, а й у який бік.
Наприклад, ви котите візок у супермаркеті зі швидкістю 1 м/с, а потім повертаєте. Навіть якщо величина швидкості залишиться незмінною, 1 м/с, це буде вже не та ж швидкість, у неї зміниться напрямок. В цьому випадку її заноситиме, ви відчуєте, як візок пручається зміні швидкості, проявиться інертність. Якщо не докласти зусиль, то вона поїде прямою, не повернувши. І чим більше візок завантажений, тим більше він інертний: тим важче його розігнати, зупинити або загорнути.
Маса – фізична величина, її можна виміряти, порівняти з масою іншого тіла. А саму властивість тіл чинити опір розгону назвали інертністю: цебро з водою інертніше, ніж порожнє. Тобто маса – міра інертності.
Інертність.
Термін "інертність" походить від латинського inertis - бездіяльний. Так говорять про людину, яка нічого не хоче міняти і змусити щось робити досить важко. У фізиці схожа ситуація: тіло має велику інертність, тобто його швидкість змінити важко. Тіло "чинить опір" змінам.
Нам здається, що важко підняти предмет і важко розігнати - це те саме. Припустимо, ви занурили тіло у воду. Вам стане легше його піднімати, воно взагалі може триматися на воді, проте розігнати або зупинити його буде так само важко, як раніше. Наприклад, супертанкер (див. рис. 1) має масу від 320 000 тонн, він настільки інертний, що починає гальмувати за кілька кілометрів до порту, коли ще не видно берега.
Мал. 1. Супертанкер
Уявіть, що ви на космічному кораблі, десь де земного тяжіння зовсім немає, і там важкі предмети все одно буде важко розігнати або зупинити.
Відро з водою інертніше, ніж порожнє відро. Проте, на вирішення завдань цього недостатньо. Потрібна точність: наскільки одне тіло «інертніше» або «менш інертне», ніж інше. Оскільки маса - міра інертності, необхідно навчитися вимірювати масу тіл.
Як ми вимірюємо фізичні величини? Вимір - це порівняння з ідеалом. Як ми виміряємо довжину? Беруть об'єкт еталонної довжини, наприклад, 1 см, і дивляться, у скільки разів більша або менша довжина, що вимірюється. Візьмемо еталонну масу, наприклад, літр води. Масу тіла можна виміряти, порівнявши його із тілом еталонної маси.
Якщо маса - це міра того, як тіло чинить опір зміні швидкості, то і порівнювати маси ми будемо по зміні швидкості тіл. Те саме розганяється з різною швидкістю, якщо його штовхати по-різному, тому при порівнянні треба штовхати тіла однаково сильно.
Візьмемо пружину. Якщо її розтягнути, вона подіє на руку, тягтиме її протилежно до розтягування:
Мал. 2. Розтягування пружини
І чим більше розтягуєш, тим сильніше тягне. Одна й та сама пружина, однаково розтягнута, тягтиме однаково сильно. Так що візьмемо пружину і за допомогою неї розганятимемо різні тіла, стежачи за тим, щоб розтягнення пружини не змінювалося.
Модель експерименту.
Якщо штовхати або тягнути тіла однією і тією ж однаково розтягнутою пружиною, можна порівнювати зміни швидкостей за певний проміжок часу.
Швидкість може змінити напрямок, таку зміну складніше розрахувати, тому тіла рухають уздовж однієї прямої, щоб можна було вимірювати модуль швидкості.
Пружина може послабитись, втратити свої властивості. На тіла діє як пружина, руху може перешкоджати тертя, може впливати нахил поверхні. Виділяється модель: розгін тіл під впливом пружини. Тому все інше відкидаємо і в експерименті зводимо до мінімуму: штовхаємо тіла по слизькій горизонтальній поверхні або поміщаємо в дуже легкий візок, пружину беремо міцну і розтягуємо її не настільки сильно, щоб вона втратила пружні властивості, і т.д.
Якщо швидкості тіл змінилися однаково за той самий проміжок часу, значить, маси тіл однакові.
Нехай в одного тіла зміна швидкості виявилася у кілька разів більшою, ніж у іншого. Це означає, що маса першого тіла в стільки ж разів менша:
Мал. 3. Швидкість руху тіл із різними масами
Що означає символΔ .
Цей символ, грецька літера «дельта», нею зазвичай означають зміну фізичної величини. Наприклад, - це зміна швидкості. Якщо у тіла була швидкість, а після зміни стала, то зміна швидкості дорівнює. Якщо швидкість збільшувалася, тобто вона стала більшою, ніж спочатку, то вийде позитивним. Якщо швидкість зменшується, буде негативним. Так що знак , плюс або мінус, означає, яка саме ця зміна: збільшення чи зменшення.
Отже, ми можемо порівнювати маси. Як знайти чисельне значення маси тіла? Для цього його порівнюють із тілом, маса якого прийнята за зразок. У міжнародній системі це 1 кг. І якщо ми говоримо, що маса куплених яблук 2 кг, це означає, що їх маса в 2 рази більша за масу еталонного тіла.
Еталон маси.
Тіло, що має еталонну масу, часто називають просто "еталон". Спочатку стандартом маси в 1 кг була прийнята вода об'ємом 1 дм 3 (1 літр). Для оцінки маси тіл це було зручно – легко можна дістати воду та відміряти 1 літр. Але для точних вимірів такий спосіб не пасував. Маса літра води залежить від домішок у ній та від температури. Адже, наприклад, при збільшенні температури, 1 кг води розшириться і його обсяг стане більшим за 1 літр.
Для точних вимірів необхідний один зразок еталона. Рідина для цього не дуже пасувала. Можна домовитися брати саме дистильовану воду за певної температури, але ці вимоги теж непросто задовольнити. Тому було прийнято рішення створити стандарт з твердого тіла.
Тепер еталон маси - це циліндр діаметром та висотою 39,17 мм із платино-іридієвого сплаву (90% платини, 10% іридію). Прототип цього циліндра зберігається у Міжнародному бюро заходів та ваг. Його копії зберігаються у національних метрологічних установах у всьому світі. Періодично проводять порівняння маси копій з оригіналом, щоб забезпечити єдність вимірювань маси щодо еталона.
Інерційна та гравітаційна маси.
У маси є ще один прояв, вона одночасно є мірою іншої властивості тіл – здатності притягатися. Будь-які два тіла притягуються і сила тяжіння залежить від мас обох тіл. Таку взаємодію називають гравітаційною.
Виходить, маса є мірою одночасно інертних та гравітаційних властивостей, іноді навіть говорять окремо про інерційну та гравітаційну маси, підкреслюючи, про яку міру говорять. Що це та сама фізична величина - питання спірне. Тим не менш, при найточнішому, яке тільки може дозволити сучасна техніка, вимірі маси за інертними і гравітаційними властивостями виходить один і той же результат. Тому зважуючи, за гравітаційними властивостями тіла, ми також правильно визначимо масу. До речі, у невагомості, коли гравітаційні властивості тіл не виявляються, важелі не працюють.
Зазвичай що більше тіло, то воно важче. Але не завжди, наприклад: цебро з піском і водою, обсяги однакові, а маси різні.
Візьмемо однорідну речовину, наприклад, залізо. І тут у скільки разів більше обсяг, у стільки разів більше і маса, і ставлення маси до обсягу даної речовини постійно. Це ставлення назвали щільністю речовини, що позначають її найчастіше грецькою літерою - «ро»:
Це маса однієї одиниці об'єму - одного кубометра речовини, або літра, або мілілітра, дивлячись у яких одиницях рахувати. Наприклад, маса кожного кубічного сантиметра заліза дорівнює 7,8 г, іншими словами, щільність заліза дорівнює СІ. І якщо обсяг залізної деталі дорівнює, то її маса дорівнює 78 г.
Середня густина.
Візьмемо однорідне тіло, що складається з однієї речовини. Розділимо його масу на об'єм і отримаємо густину цієї речовини. А що, якщо тіло неоднорідне, наприклад, у залізному предметі є всередині порожнеча, заповнена повітрям? Розділимо масу цього предмета з його обсяг і отримаємо щільність. Щільність чого ми отримаємо? Щільність заліза? Ні, цей предмет буде легшим за такий же суцільний, у ньому є легке повітря. Ми отримаємо середню густину цього тіла. Це не буде щільність залізної частини або щільність повітря - це буде щільність чогось середнього, як би весь предмет був зроблений з якогось матеріалу, легше заліза.
Чому плаває залізний корабель? Щільність заліза більша за щільність води, здавалося б, корабель повинен тонути. У воду занурене не просто залізо, а об'ємний корабель з повітрям усередині, і середня щільність корабля менша за щільність води, тому він плаває.
Представимо шматок пінопласту. Його щільність близько , він плаває на воді. Тепер уявімо, що весь пінопласт спресували зсередини до його стінок, та так, що в нього стала така сама щільність, як у заліза:
Мал. 4. Пінопласт, спресований до густини заліза
У такому разі, чи перестане він плавати на воді? Ні, середня щільність шматка (маса всього шматка ділити з його обсяг) залишиться колишньої.
Величина, що показує, наскільки сильно діють тіло, називається силою. Позначається зазвичай буквою F (англ. - force), що вимірюється в СІ в ньютонах. Порівнювати сили ми також змінити швидкість. Для цього подіємо різними силами на одне тіло протягом однакового часу. У скільки разів більше змінилася швидкість тіла, у стільки разів більшою була сила. Для порівняння сил важливо взяти однаковий час дії.
Підведемо підсумки.
- Зміна швидкості відбувається через дію іншого тіла. Чим більша сила дії, тим більше змінюється швидкість за той самий час.
- Чим більша маса тіла, тим менше зміниться його швидкість.
- Чим довше діяти на тіло, тим більше зміниться його швидкість.
Виходить формула, що пов'язує розглянуті величини:
Найчастіше записується у вигляді:
Прискоренням називають швидкість зміни швидкості:
Прискорення
Швидкість зміни швидкості з часом називають прискоренням:
Швидкість має як чисельне значення, а й напрям. Тому прискорення може бути пов'язане як зі зміною значення швидкості, і зі зміною напрями. Машина, що стартує з місця, що здійснює поворот або гальмує перед світлофором, візок у супермаркеті, який ми розганяємо, пригальмовуємо та завертаємо на поворотах – все це приклади руху з прискоренням.
Тоді формула набуває більш компактного вигляду:
Ця формула є одним із способів запису другого закону Ньютона. Закон, який використовується для вирішення будь-якої задачі динаміки: від знаходження маси тіла за допомогою ваг до проектування конструкції мосту.
Як уявити силу в 1 ньютон?
Звернемося до формули:
Знаючи одиниці виміру інших величин:
Сила 1 ньютон, що діє на тіло масою 1 кілограм, змінює його швидкість протягом 1 секунди на 1 метр за секунду.
Потрібно засікти зміну швидкості за одну секунду. Простіше уявити так:
Мал. 5. Сила 1 Н
З такою силою тисне на вашу руку предмет, маса якого дорівнює приблизно 100 г.
"Є жінки в російських селищах"
Оцінимо, яка сила має бути у російської жінки, щоб зупинити на скаку коня. Щоб зупинити за 2 секунди коня масою 400 кг, що скаче на швидкості 7 м/с, потрібна сила:
Така сама сила потрібна, щоб підняти предмет масою 140 кг. А ще врахуємо, що кінь - це не візок, що їде по підлозі, він продовжує бігти, відштовхуватися від землі, тому зупинити коня - завдання нелегке.
Її можна полегшити. Не обов'язково зупиняти коня за дві секунди. Можна зупиняти його поступово, якийсь час пробігши поряд з ним. Тоді буде потрібна менша сила, це видно з формули, якою ми користувалися. І якщо зупиняти коня 20 секунд, то сила знадобиться 140 н.
Домашнє завдання
- Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Фізика: довідник із прикладами розв'язання задач. - 2-ге видання, переділ. – X.: Веста: Видавництво «Ранок», 2005. – 464 с.
- Перишкін А.В. Підручник 7 клас. – К.: 2006. – 192 с.
- Інтернет-портал «files.school-collection.edu.ru» (Джерело)
- Інтернет-портал "files.school-collection.edu.ru" ()
>>Взаємодія тел. Маса
Малюнок 18. Досвід із візком та прикріпленою до нього пружною пластиною.
Проробимо досвід. На малюнку 18, а зображено візок з прикріпленою до нього пружною пластиною. Пластина зігнута та пов'язана ниткою. Візок перебуває у спокої щодо столу. Чи почне вона рухатись, якщо пластина випрямиться? Для відповіді на це запитання перепалимо нитку. Пластина різко випрямляється, але візок залишається на колишньому місці (рис. 18,6). 
Малюнок 19. Досвід із кількома візками.
Тепер поставимо поруч із першим візком другий (рис. 19, а). Після перепалювання нитки обидві візки починають рухатися і роз'їжджаються в протилежні сторони. Пройдені ними шляхи виявляються різними (рис. 19, б). Це означає, що в процесі випрямлення пластини візки набули різної швидкості. Наприклад, швидкість лівого візка за цей час могла зрости від 0 до 40 см/с, а швидкість правого візка - від 0 до 20 см/с. Ці числа свідчать, що швидкість лівої візки змінювалася вдвічі швидше, ніж швидкість правої.
Причиною зміни швидкостей візків стала їхня дія один на одного.
Дію тіл один на одного називають взаємодією.
Внаслідок взаємодії швидкості тіл змінюються, причому у різних тіл вони змінюються по-різному.
Про тіло, яке при взаємодії повільніше змінює свою швидкість, говорять, що воно більш інертнота має велику масу. А про тіло, яке при цьому швидше змінює свою швидкість, кажуть, що воно менш інертнота має меншу масу.
Масає фізичною величиною, що характеризує інертність тіла. Чим більша маса тіла, тим більше воно інертне.
Поняття маси розкриватиметься в міру подальшого вивчення фізики. Поки ж треба запам'ятати, що кожне тіло - людина, стіл, Земля, крапля води - має масу.
Порівнювати маси тіл можна зі змін їх швидкостей при взаємодії один з одним.
Якщо два тіла при взаємодії одне з одним змінюють свої швидкості однаково, їх маси рівні. Якщо їх швидкості змінюються по-різному, те й маси вони різні.
У розглянутому вище досвіді (див. рис. 19) швидкість лівого візка змінилася вдвічі сильніше, ніж швидкість правої. Звідси випливає, що маса лівого візка в 2 рази менша за масу правого візка.
За одиницю маси в СІ прийнято кілограм(1 кг). Міжнародний зразок (еталон або прототип) кілограма зберігається у Франції, в м. Сєврі. Він виготовлений із платиново-іридієвого сплаву і має форму циліндра діаметром та висотою близько 39 мм (рис. 20). З цього стандарту зроблено копії для інших держав. У Росії, наприклад, знаходиться прототип кілограма №12, у США – №20. 
20. Міжнародний зразок кілограма.
На практиці використовуються також інші одиниці маси - тонна, грам, міліграм і т. д.:
1 т = 1000 кг, 1 г = 0,001 кг, 1 мг = 0,000001 кг.
Існують різні способи визначення маси. Про один із них, заснований на порівнянні змін швидкостей, було вже сказано. Інший спосіб вимірювання маси - зважування. Це найдавніший із відомих способів. Зображення ваг можна знайти навіть на. єгипетських пірамідах, вік яких становить понад чотири тисячі років!
До речі, правильному зважуванню та акуратному поводженню з вагами завжди надавалося велике значення. Наприклад, в одній із давньоруських грамот XII ст. суворо вказувалося, що за неправильне користування заходами і вагами слід «страти близько смерті, а майно ділити на три частини: частина Софійської церкви, частина Іванівської та частина сотським і Новгороду»
Сучасні конструкції ваги дуже різноманітні. На малюнку 21 зображено навчальні ваги, що дозволяють зважувати предмети з масою від 10 мг до 200 г. Для визначення маси інших межах використовують інші ваги. Наприклад, вагони та автомашини зважують на транспортних вагах, розрахованих на навантаження до 200 т, а тіла, що мають масу близько 1 мг і менше, - на так званих аналітичні ваги.
Малюнок 21. Навчальні ваги.
Масу тіл, недоступних зважуванню (наприклад, масу Землі, Сонця, а також найдрібніших частинок речовини - атомів і молекул), визначають іншими способами - шляхом вимірювання швидкостей, а також інших фізичних величин, що входять разом із масою до різних законів фізики.
Запитання.
1. Що називають взаємодією?
2. У якому випадку тіло називають більш інертним, а в якому менш інертним?
3. Мірою чого є маса?
4. Який із візків, зображених на малюнку 19, має більшу масу? Чому?
5. Як називається одиниця маси у СІ?
6. Що являє собою стандарт маси?
7. Людина вистрибує з нерухомого човна на берег. У якому разі швидкості, отримані при цьому човном та людиною, будуть однаковими? У якому разі буде більша швидкість, набута людиною?
8. Які засоби визначення маси ви знаєте? У яких випадках вони використовуються?
Надіслано читачами з інтернет-сайтів
Завантажити реферати безлатно, повний список тем з класів, календарний план згідно шкільної програми фізика, вся фізика онлайн , курси та завдання з фізики для 7 класу
Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Додатки рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки
Перевести в кг наступні значення: 20 г = 200 г = 250 мг = 28,3 мг = 75,6 г = 150 т = Одиниці виміру маси в системі СІ: = 1 кг. Одиниці виміру маси: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0,001 кг; 1 мг = 0 кг 1 ц = 100 кг
Відповіді: 20 г = 0,02 кг 200 г = 0,2 кг 250 мг = 0,00025 кг 28,3 мг = 0, кг 75,6 г = 0,0756 кг 150 т = кг
Насправді масу тіла можна дізнатися з допомогою ваг. Терези бувають різного типу: навчальні, медичні, аналітичні, аптекарські, електронні та ін. Ваги бувають важільні та пружинні. Розглянемо кілька прикладів. Ваги для підлоги технічні Ваги для вимірювання сил поверхневого натягу Ваги одночашкові важільні Ваги пружинні малі Ваги медичні Лабораторні аналітичні ваги
1. Перед зважуванням необхідно переконатися, що ваги врівноважені. 2. Тіло, що зважується, кладуть на ліву чашу терезів, а гирі - на праву. 3. Щоб уникнути псування терезів тіло і гирі опускати обережно. 4. Не можна зважувати тіла важчі, ніж зазначене на терезах граничне навантаження. 5. На чашки терезів не можна класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати порошки, наливати рідини. 6. Дрібні гирі потрібно брати лише пінцетом. 7. Після зважування переносять гирі з чашки терезів у футляр і перевіряють, чи всі гирі покладені на місце.
Цілі уроку:
- Показати на дослідах, як змінюються швидкості тіл за їх взаємодії. Ввести поняття маси тіла як фізичної величини, одиниці виміру маси у системі СІ.
- Розвивати вміння знаходити закони фізики в навколишньому світі, пояснювати явища та процеси з повсякденного життя з погляду фізики.
- Розвивати увагу, логіку.
Виховувати акуратність у записах, точність у викладі фізичного матеріалу, формулювання термінів.
ХІД УРОКУ I. Повторення теми "Інерція"
- Навести приклади, коли швидкість тіла змінюється під впливом нього інших тіл;
- Як би рухалося тіло, якби на нього не діяли інші тіла?
- Що називається інерцією?
- Який рух називають рухом за інерцією?
- Навести приклади.
- Уривок з роману Я. Гашека «Пригоди бравого солдата Швейка»: «Коли скінчився бензин, автомобіль змушений був зупинитися… А після цього ще говорять про інерцію, панове!... Ну чи не смішно?» Чи суперечить історія, розказана полковником Ціллергутом, уявленню про інерцію? Чому автомобіль таки зупинився? Яке тіло вплинуло на нього?
- Куди падає спіткнута людина? Чому?
- Яка частина тіла людини зберігає свою швидкість, а яка змінює її? Куди падає людина, що послизнулася? Чому?
Яка частина тіла людини зберігає свою швидкість, а яка змінює її?
Ситуативна гра:
Учні пасажири автобуса. Зобразіть ситуацію:
Автобус різко рушив з місця;
- автобус їде рівномірно та прямолінійно;
- Попереду несподівана перешкода, автобус різко гальмує;- на великій швидкості повертає праворуч;
- ліворуч; - їде рівномірно та прямолінійно;
- різка зупинка.
Поясніть з погляду фізики вашу поведінку.
Робота у парах.
Питання задаються хлопцям за варіантами, вони відповідають на них один одному в парі, потім озвучують свої відповіді перед класом, виправляють помилки, усувають недоліки, доповнюють відповіді товаришів:
І варіант:
а) Пояснити витрушування пилу з половики з погляду фізики.
- б) Чому перед крутим поворотом ставлять знак обмеження швидкості?
- ІІ варіант: а) Пояснити спосіб насаджування молотка на ручку.
б) Заєць, тікаючи від вовка, сильно петляє. Яке явище фізики використовує заєць для збереження свого життя? Пояснити.
Не встиг він домовити ці слова, як приятелі вже летіли у простір зі швидкістю кількох дюжин миль на хвилину (464 м/с). Навколо них мчали каміння, уламки будівель, металеві предмети різного роду; летіла й якась нещасна корова, що розбилася під час удару об землю. Вітер дув зі страшною силою. Конторник не міг навіть підвести голову, щоб озирнутися довкола. Все навколо являло собою одну картину руйнування ... »
Пояснити з погляду фізики те, що сталося.
ІІ. Нова тема
Ви вже знаєте, що якщо на тіло (зелена кулька) діє інше тіло (червона кулька), то воно змінює свою швидкість. Говорять, що перше тіло подіялона друге.
А тепер поспостерігаємо за червоною кулькою, яка котиться з жолоба. Виявляється, він також змінив свою швидкість. Говорять, що друге тіло дієна перше.
Визначення: Дію тіл один на одного називають взаємодією.
!!! При взаємодії обидва тіла змінюють свою швидкість.
Приклади:
- Людина стрибнула з човна, отже, вона придбала швидкість. Але човен теж змінив свою швидкість - він відплив назад.
- При стрільбі з гармати і гармата і снаряд набувають швидкості: снаряд летить вперед, гармата відкочується назад.
З'ясуємо, від чого залежить зміна швидкості тіл при їх взаємодії ?
Демонстрація: прилад вивчення закону збереження імпульсу.
Досвід 1: Кульки на циліндрах однакові та швидкості їх при взаємодії теж однакові (порівнюємо по відстанях, які пролетіли кульки).
?
Як ви думаєте, чи зміняться швидкості кульок, якщо одну пластмасову кульку поміняти на сталевий? Як?
Давайте перевіримо нашу гіпотезу з досвіду.
Досвід 2:Кульки різні та швидкості їх при взаємодії теж різні, причому швидкість металевої кульки меншешвидкості пластмасової кульки.
Говорять, що одне тіло важчеіншого, більше інертно(тобто довше прагне зберегти свою швидкість), одне тіло масивніше іншого, тобто має велику масу.
Визначення:
Маса
- Це фізична величина, що характеризує інертність тіла. Чим більша маса тіла, тим воно інертніше.
Кожне тіло має масу - крапля води, людина, Сонце, порошинка і т.д.
Позначення маси – m.
Одиниці виміру маси у системі СІ: = 1 кг.
Інші одиниці виміру маси: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0,001 кг; 1 мг = 0,000001 кг (див. форзац підручника).
Еталон маси виготовлений із платиново-іридієвого сплаву, має форму циліндра заввишки приблизно 39 мм, і зберігається у місті Сєврі у Франції. З зразка зроблено копії: у Росії зберігається копія №12, США – № 20.
ІІІ. Закріплення
Визначте за швидкістю тіл, що взаємодіють, їх порівняльну масу.
Досвід 1:На два візки, скріплені між собою за допомогою пружини, вміщено вантажі невідомої маси. Після розрізання нитки візка роз'їжджаються в різні боки з різними швидкостями.
Досвід 2:Два м'ячі різної величини пов'язані ниткою. Після розрізання нитки м'ячі розлітаються у різні боки з різними швидкостями.
Досвід 3:У досвіді з жолобом замінити сталеву кульку на більярдний такого ж обсягу. Порівняти швидкості куль після взаємодії, порівняти їхню масу.
Способи визначення маси тіла:
IV. Підсумки уроку:Що характеризує маса тіла? Як можна визначити порівняльну масу тіла?
V. Домашнє завдання:§7 (підручник С. В. Громова, Н. А. Батьківщиною), подумати над питанням: як можна визначити точну масу тіла, якщо відома маса тіла, що взаємодіє з ним?
§23. ІНЕРТНІСТЬ ТІЛА. МАСА ТІЛА
Спостереження 1. М'яч падає поверхню Землі, та був відскакує від неї - це приклад взаємодії двох тіл. Ми вже знаємо, що результатом взаємодії тіл є зміна їхньої швидкості та напряму руху. М'яч після зіткнення відскакує майже з такою ж швидкістю, але у зворотному напрямку, у стані Землі практично не помітно жодних змін, насправді вони є, але нескінченно малі.
У наведеному прикладі видно, що результат взаємодії тіл для кожного є різним і залежить від властивостей цього тіла. Повсякденний досвід та спеціальні досліди свідчать, що при взаємодії різні тіла зазнають змін певної швидкості за неоднакові проміжки часу: одні – більші, інші – менше. Рух тіла, який повільно змінює швидкість руху, більше нагадує рух за інерцією, тому кажуть, що він інертніший.
Інертність - це властивість тіла, яке полягає в тому, що для зміни його швидкості при взаємодії з будь-якими іншими тілами потрібно деякий час.
Властивість інертності мають усі тіла. Кількісним мірою інертності тіла є маса тіла.
Маса тіла – це фізична величина, яка характеризує інертність тіла. Чим більша маса тіла, тим воно інертніше.
Існують різні способи визначення маси тіла. Усі вони засновані на використанні властивостей, які притаманні всім без винятку тілам, наприклад, на властивості інертності тіл. Насправді найбільш зручним виявився метод вимірювання маси, пов'язані з добре відомим явищем взаємодії тіл із Землею.
Спостереження 2. Ви, напевно, неодноразово спостерігали, як падають краплі дощу, сніжинки, як осідають дрібні порошинки, як будь-яке тіло, підняте над Землею і випущене, стрімко летить до Землі. Всі ці явища пояснюються тим, що крапельки води, сніжинки, порошинки та інші фізичні тіла притягуються Землею, тобто взаємодіють із нею.
Досліди показали: що значення цієї взаємодії тим більше, чим більша маса тіла.
Досвід. Візьмемо в одну руку сірникову коробку, а в іншу шматок деревини (рис. 102). Більше навантаження відчуємо в руці, яка тримає шматок деревини, тобто він важчий за сірникову коробку.
Отже, деревина має більшу масу, ніж коробка, тому що сильніше притягується Землею.
Якщо маси тіл близькі за значенням, якщо тіла дуже малі чи великі, порівняти їх масу руками неможливо. Як виміряти масу тіла з достатньою точністю?
Для визначення маси тіла використовують спеціальні прилади, які називають вагами. Зображення терезів можна знайти навіть на єгипетських пірамідах, вік яких становить понад чотири тисячі років!
Людина вже в перший день народження опиняється на терезах (рис. 103). У магазинах, аптеках, поштою з допомогою ваг різних конструкцій зважують продукти, ліки, посилки (рис. 104).
Мал. 103
Мал. 104
Для вимірювання маси автомобілів та вагонів використовують платформні ваги (рис. 105).
Мал. 105
Визначення маси тіла за допомогою вагів називають зважуванням.
Масу тіла позначають буквою т. За одиницю маси СІ прийнятий кілограм (1 кг).
На практиці застосовуються також кратні та часткові одиниці маси: тонну (т), грам (г), міліграм (мг):
1 т = 1000 кг; 1 г = 0,001 кг; 1 мг = 0,000001 кг;
1 кг = 0,001 т 1 кг = 1000 г; 1 кг = 1000000 мг.
Основною частиною навчальних терезів (рис. 106) є стрижень (коромисло терезів), який може вільно повертатися навколо осі, розміщеної посередині стрижня (у наступному розділі ви дізнаєтеся, що такий пристрій є механізмом під назвою важіль).
До його кінців підвішені шальки терезів. Визначення маси тіла за допомогою ваг ґрунтується на тому, що ваги перебувають у рівновазі за умови, якщо маси тіл, що лежать на різних шальках терезів, однакові. При цьому коромисло терезів розташоване горизонтально, а стрілка приладу вказує на нульову позначку. Отже, зважуючи тіло на терезах, порівнюють його масу з масою зразка.
Мал. 107
Мал. 108
Для зважування використовують спеціальний набір гир різної маси. На малюнку 107 зображено набір гирь навчальних ваг. У ньому є 9 гир масою 100, 50, 20, 20, 10, 5, 2, 2 і 1 г. З їх допомогою можна підібрати будь-яку масу від 1 до 210 г. Гірі, маса яких менше 1 г, виготовляють з алюмінію вигляді платівок масою 500, 200, 200, 100, 50, 20, 20, 10 мг.
приклад. На одну чашу терезів покладемо тіло, масу якого треба виміряти, а на іншу - гирі, маси яких відомі (рис. 108). Гірі підбираємо так, щоб встановити рівновагу. Визначаємо загальну масу гир, що врівноважують тіло. Маса тіла дорівнює масі гир, тобто 770 г. Записують це так:
m = 770 г = 0,770 кг.
За допомогою спеціальних терезів можна вимірювати як великі, так і малі маси. Масу тіл, недоступних для зважування (наприклад, масу Землі, Сонця, і навіть найдрібніших частинок речовини - атомів і молекул), визначають іншими способами. Наприклад, шляхом вимірювання швидкостей їх руху, а також інших фізичних величин, пов'язаних разом з масою тіл у різних законах фізики.
У таблиці 4 наведено приклади маси тіл живої природи, і навіть маси тіл, створених людиною.
Таблиця 4
|
Жива природа |
Маса тіла |
Тіла, створені людиною |
Маса тіла |
|
Мікросхема |
|||
|
Зернятко |
Перший супутник |
||
|
Автомобіль ЗАЗ "Ланос" |
|||
|
Трактор К-700 |
|||
|
Електровоз |
|||
|
Літак "Мрія" з космічним кораблем "Буран" |
|||
Це цікаво знати
Крім системних, є й інші одиниці маси тіла. Наприклад, масу дорогоцінного каменю вимірюється в каратах: 1 карат = 0,2 г. У Київській Русі одиницею маси була 1 гривня, що дорівнювала приблизно 410 г. Пізніше цю одиницю стали називати фунтом: 1 фунт = 0,025 пуда = 32 лоти = 96 золотників = 9216 часток = 0,4 кг. Поширена була і така одиниця маси, як пуд (близько 16 кг). Для зважування ліків використовували грані: 1 гран = 0,6 г. Традиційно ще застосовували унцію, значення якої залежно від галузі знаходилось у межах 28-31 р.
ПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО
1. Що таке інертність?
2. Що таке маса тіла?
3. Що еталоном маси?
4. Які знаєте одиниці маси?
5. Як можна виміряти масу тіла?
6. Що таке зважування?
7. Які способи виміру маси ви знаєте? У яких випадках їх застосовують?
Лабораторна робота №6
Вимірювання маси тіл методом зважування
Мета роботи: навчитися користуватися важільними вагами та вимірювати за їх допомогою масу тіла.
Прилади та матеріали: ваги, гирі, тіла різної маси.
Хід роботи
1. Ознайомтеся з правилами зважування на важелях.
Правила зважування:
1. Перед зважуванням ваги необхідно врівноважити. Щоб встановити рівновагу, на легшу чашу слід покласти клаптики паперу.
2. Зважуване тіло покласти на ліву чашу терезів, а гирі – на праву.
3. Зважуване тіло та гирі слід класти на ваги обережно, щоб не зіпсувати ваги.
4. Не можна зважувати тіла, маса яких більша за записане на терезах значення.
5. На чашу терезів не слід класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати без використання підкладки порошки, наливати рідини.
6. Дрібні гирі потрібно брати лише пінцетом.
2. Розгляньте, які вантажі входять у набір.
3. Покладіть на одну чашу тіло, а на другу підберіть і покладіть такі тягарі, щоб ваги були зрівноважені. Сума мас покладених гир дорівнює масі тіла.
4. Визначте масу інших тіл та результати запишіть у таблицю.
Для допитливих
1. Виготовте важелі та набір гирек до них.
2. За допомогою виготовлених ваг виміряйте масу однієї горошини.
3. За допомогою виготовлених ваг виміряйте масу води, яку містить невелика пляшечка (від парфумів, ліків тощо).