Концепция, която ни е позната от ранно детство, е масата. И все пак, в хода на физиката, някои трудности са свързани с нейното изучаване. Следователно е необходимо ясно да се определи какво е маса. Как можеш да я познаеш? И защо не е равно на теглото?
Определяне на масата
Естествено-научното значение на тази стойност е, че тя определя количеството материя, която се съдържа в тялото. За обозначаването му е обичайно да се използва латинската буква m. Мерната единица в стандартната система е килограм. В задачите и ежедневието често се използват и извънсистемни такива: грамове и тонове.
В училищен курс по физика отговорът на въпроса: "Какво е маса?" дадени при изследването на явлението инерция. Тогава се определя като способността на тялото да устои на промяна в скоростта на движението си. Следователно масата се нарича още инертна.
Какво е теглото?
Първо, това е сила, тоест вектор. Масата е скаларна величина. Векторът на тежестта винаги е прикрепен към опората или окачването и е насочен в същата посока като гравитацията, т.е. вертикално надолу.
Формулата за изчисляване на теглото зависи от това далитази опора (окачване). В случай на покой на системата се използва следният израз:
Р=mg, където Р (буквата W се използва в английските източници) е теглото на тялото, g е ускорението на свободно падане. За земята g обикновено се приема равно на 9,8 m/s2.
Формулата за масата може да бъде извлечена от нея: m=P / g.
При движение надолу, тоест по посока на тежестта, стойността му намалява. Следователно формулата става:
Р=m (g - a). Тук "a" е ускорението на системата.
Тоест, когато тези две ускорения са равни, се наблюдава състояние на безтегловност, когато телесното тегло е нула.
Когато тялото започне да се движи нагоре, те говорят за наддаване на тегло. В тази ситуация възниква състояние на претоварване. Тъй като телесното тегло се увеличава и формулата му ще изглежда така:
P=m (g + a).
Как масата е свързана с плътността?
Много просто. Колкото по-голяма е плътността на веществото, от което се състои тялото, толкова по-важна ще бъде неговата маса. В крайна сметка, плътността се определя като съотношението на две количества. Първият от тях е маса, обемът е вторият. За обозначаване на тази стойност е избрана гръцката буква ρ. Мерната единица е съотношението килограм към кубичен метър.
Въз основа на горното, формулата за маса приема следната форма:
m=ρV, в което буквата V означава обема на тялото.
Забавни задачи
След като изясните въпроса какво е масата, можете да започнете да решавате проблеми. Тези от тяхкоито имат ангажиращо съдържание, ще поддържат студентите по-интересни.
Задача номер 1. Условие: Мечо Пух беше представен с две еднакви литрови тенджери. Едната съдържа мед, другата масло. Как да разбера кой мед има, без да ги отваряте?
Решение. Плътността на меда е по-голяма от тази на маслото. Първият е 1430 kg/m3, а вторият е 920 kg/m3. Следователно при същия обем тенджери тази с мед ще бъде по-тежка.
За да отговорите по-точно на въпроса за задачата, ще трябва да изчислите масата на меда и маслото в саксии. Обемът им е известен - той е 1 литър. Но при изчисленията ще ви трябва стойност в кубически метри. Така че първото нещо, което трябва да направите, е да преведете. Един m3 съдържа 1000 литра. Следователно, когато изчислявате резултата, ще трябва да вземете стойност на обема, равна на 0,001 m3.
Формулата за маса вече може да се използва, в която плътността се умножава по обем. След прости изчисления се получават следните стойности на масата: 1,43 kg и 0,92 kg, съответно за мед и масло.
Отговор: гърнето с мед е по-тежко.
Проблем No 2. Условие: Клоунът безпроблемно вдига тежест, на която пише, че масата му е 500 килограма. Каква е действителната маса на тежестта, ако обемът й е 5 литра и материалът, от който е направен, е корк?
Решение. В таблицата трябва да намерите стойността на плътността на корка. То е равно на 240 kg/m3. Сега трябва да преведете стойността на обема, получавате 0,005 m3.
Познавайки тези количества, не е трудно да използвате вече познатата формула запребройте масата на фалшивото тегло. Оказва се равно на 1,2 кг. Сега разбирам защо клоунът изобщо не е труден.
Отговор. Действителната маса на kettlebell е 1,2 кг.
Проблем № 3. Състояние: Джинът седеше в лампа, чийто обем е неизвестен. Но плътността му в този момент беше 40 000 kg/m3. Когато беше пуснат от бутилката, той започна да има параметрите на обикновено човешко тяло: обем 0,08 m3, плътност 1000 kg/m3. Какъв е обемът на лампата?
Решение. Първо трябва да разберете масата му в нормално състояние. Ще бъде равно на 80 кг. Сега можем да преминем към намирането на обема на лампата. Ще приемем, че Жан заема цялото пространство вътре в него. След това трябва да разделите масата на плътността, тоест 80 на 40 000. Стойността ще бъде 0,002 m3. Което е равно на два литра.
Отговор. Обемът на лампата е 2 литра.
Проблеми с масовите изчисления
Продължението на разговора за това какво е масата, трябва да бъде решението на задачи, свързани с живота. Ето две ситуации, които ясно ще демонстрират прилагането на знанията на практика.
Проблем № 4. Състояние: През 1979 г. е възникнала авария на танкер, в резултат на която петролът е попаднал в залива. Слайкът му имаше диаметър 640 м и дебелина около 208 см. Каква е масата на разлятото масло?
Решение. Плътността на маслото е 800 kg/m3. За да използвате вече познатата формула, трябва да знаете обема на петното. Лесно е да се изчисли, ако вземем мястото за цилиндър. Тогава формулата за обем ще бъде:
V=πr2h.
Освен това, r е радиусът, а h е височината на цилиндъра. Тогава обемът ще бъде равен на 668794,88 m3. Сега можете да изчислите масата. Ще се получи така: 535034904 кг.
Отговор: масата на маслото е приблизително равна на 535036 тона.
Проблем5. Условие: Дължината на най-дългия телефонен кабел е 15151 км. Каква е масата на медта, която е влязла в производството му, ако напречното сечение на проводниците е 7,3 cm2?
Решение. Плътността на медта е 8900 kg/m3. Обемът се намира по формула, която съдържа произведението на площта на основата и височината (тук дължината на кабела) на цилиндъра. Но първо трябва да преобразувате тази площ в квадратни метри. Тоест, разделете това число на 10000. След изчисления се оказва, че обемът на целия кабел е приблизително равен на 11000 m3.
Сега трябва да умножите стойностите на плътността и обема, за да разберете каква е масата. Резултатът е числото 97900000 кг.
Отговор: масата на медта е 97900 тона.
Още едно масово предизвикателство
Проблем 6. Условие: Най-голямата свещ с тегло 89867 кг беше с диаметър 2,59 м. Каква беше нейната височина?
Решение. Плътност на восъка - 700 кг/м3. Височината ще трябва да се намери от формулата за обем. Тоест V трябва да бъде разделено на произведението на π и квадрата на радиуса.
А самият обем се изчислява по маса и плътност. Оказва се, че е равно на 128,38 m3. Височината беше 24,38 м.
Отговор: височината на свещта е 24,38 м.
