Разбирането на физически термини и познаването на дефинициите на количествата играе важна роля в изучаването на различни закони и за решаване на проблеми във физиката. Едно от основните понятия е понятието телесна маса. Нека разгледаме по-отблизо въпроса: какво е телесно тегло?
История
Взимайки предвид съвременния възглед на физиката, може да се каже, че масата на тялото е характеристика, която се проявява по време на движение, по време на взаимодействието между реални обекти, както и по време на атомни и ядрени трансформации. Това разбиране за масата обаче се оформи съвсем наскоро, буквално през първите десетилетия на 20-ти век, благодарение на теорията на относителността, създадена от Айнщайн.
Връщайки се по-нататък в историята, припомняме, че някои философи от древна Гърция вярваха, че движението не съществува, така че не е имало понятие за телесна маса. Въпреки това имаше концепция за телесно тегло. За да направите това, достатъчно е да си припомним закона на Архимед. Теглото е свързано с телесното тегло. Те обаче не са еднакви стойности.
BВ съвременната епоха, благодарение на произведенията на Декарт, Галилей и особено Нютон, се формират понятията за две различни маси:
- инерционен;
- гравитационен.
Както се оказа по-късно, и двата вида телесна маса са една и съща стойност, която по своята същност е характерна за всички обекти около нас.
Инерционно
Говорейки за инерционната маса, много физици започват да дават формула за втория закон на Нютон, в която силата, телесната маса и ускорението са свързани в едно равенство. Има обаче по-фундаментален израз, от който самият Нютон формулира своя закон. Става дума за количеството движение.
Във физиката импулсът се разбира като стойност, равна на произведението на телесната маса m и скоростта на неговото движение в пространството v, тоест:
p=mv
За всяко тяло стойностите p и v са векторни променливи на характеристиката. Стойността m е някаква коефициентна константа за разглежданото тяло, която свързва p и v. Колкото по-голям е този коефициент, толкова по-голяма ще бъде стойността на p при постоянна скорост и толкова по-трудно е да се спре движението. Тоест масата на едно тяло е характеристика на неговите инерционни свойства.
Използвайки писмения израз за p, Нютон получава своя известен закон, който описва математически промяната в импулса. Обикновено се изразява в следната форма:
F=ma
Тук F е силата, която действа върху тяло с маса m и му дава ускорение a. Като вв предишния израз масата m е коефициентът на пропорционалност между двете векторни характеристики. Колкото по-голяма е масата на тялото, толкова по-трудно е да промените скоростта му (по-малко от a) с помощта на постоянна действаща сила F.
Гравитация
През цялата история човечеството е следвало небето, звездите и планетите. В резултат на многобройни наблюдения през 17 век Исак Нютон формулира своя закон за всемирното притегляне. Съгласно този закон два масивни обекта се привличат един към друг пропорционално на две константи M1 и M2 и обратно пропорционално на квадрата на разстоянието R между тях, което е:
F=GM1 M2 / R2
Тук G е гравитационната константа. Константите M1 и M2 се наричат гравитационни маси на взаимодействащи обекти.
По този начин гравитационната маса на тялото е мярка за силата на привличане между реални обекти, която няма нищо общо с инерционната маса.
Телесно тегло и маса
Ако изразът по-горе се приложи към силата на гравитацията на нашата планета, тогава може да се запише следната формула:
F=mg, където g=GM / R2
Тук M и R са съответно масата на нашата планета и нейният радиус. Стойността на g е ускорението на свободното падане, познато на всеки ученик. Буквата m обозначава гравитационната маса на тялото. Тази формула ви позволява да изчислите силата на привличане от Земята на тяло с маса m.
Съгласно третия закон на Нютон силата F трябва да бъдее равна на реакцията на опората N, върху която опира тялото. Това равенство ни позволява да въведем нова физическа величина - тегло. Теглото е силата, с която тялото разтяга окачването или натиска определена опора.
Много хора, които не са запознати с физиката, не правят разлика между понятията тегло и маса. В същото време те са напълно различни ценности. Измерват се в различни единици (маса в килограми, тегло в нютони). Освен това теглото не е характеристика на тялото, а масата е. Въпреки това можете да изчислите масата на тялото m, като знаете теглото му P. Това се прави по следната формула:
m=P / g
Масата е единична характеристика
По-горе беше отбелязано, че масата на тялото може да бъде гравитационна и инерционна. При разработването на своята теория на относителността Алберт Айнщайн изхожда от предположението, че маркираните видове маса представляват една и съща характеристика на материята.
Досега са извършвани множество измервания на двата вида телесна маса в различни ситуации. Всички тези измервания доведоха до заключението, че гравитационната и инерционната маси съвпадат една с друга с точността на инструментите, използвани за определянето им.
Бързото развитие на ядрената енергетика в средата на миналия век задълбочи разбирането за концепцията за маса, която се оказа свързана с енергията чрез константата на скоростта на светлината. Енергията и масата на тялото са проявление на някаква единствена същност на материята.
