Testtömeg a fizikában definition️ meghatározás, képlet, hogyan mérik, miben különbözik a tömegtől, mitől függ a súlya és mi okozza

A súly és a tömeg örök zűrzavar

Fogalom és meghatározások

A tömeg (m betűvel jelölve) az egyik fizikai mennyiség, például térfogat, amely meghatározza az anyag mennyiségét egy tárgyban. Számos olyan jelenség létezik, amelyek lehetővé teszik annak értékelését. Az elméleti szakemberek véleménye szerint ezek a jelenségek némelyike ​​független lehet egymástól, de a kísérletek során a tömegmérési módszer eredményei között nem találtak különbséget:

  • Inerciális. A test erő általi gyorsulással szembeni ellenállása határozza meg.
  • Aktív és passzív gravitációs. Az objektumok gravitációs tereinek kölcsönhatásának erejével mérik.
Картинка

Az ember úgy érzi tömegét, hogy érintkezik egy másik felülettel. ... Ez lehet szék, a föld égboltja, űrhajós széke, miközben gyorsul egy rakétában. Ezekben a példákban olyan mennyiségről beszélünk, amelyet a fizikusok súlynak neveznek, és amelyet szubjektíven látszólagos súlyként érzékelnek.

Szinte minden hazai esetben megegyezik a tényleges mért tömeggel, a következő kivételekkel:

  • A test a talajhoz képest függőleges komponenssel kap gyorsulást. Például liftben vagy repülőgépben.
  • A Föld gravitációján kívül más erők is hatnak a testre - centrifugálisak, gravitációsak egy másik testből, Archimedes.

Gravitációs megközelítés

A legtöbb esetben a súly fogalmának meghatározásakor (az elfogadott jelölés P, latinul pondus néven írva) az úgynevezett gravitációs definíciót alkalmazzák. A fizika tankönyvekben a test súlyképlete a mennyiséget egy tárgyra a gravitáció eredményeként ható erőként írja le. A matematika nyelvén ezt a P = mg kifejezés határozza meg hol:

Картинка 1
  • m a tömeg;
  • g - gravitációs gyorsulás.

A képlet magában foglalja azt, hogy miben mérik a súlyt: kvantitatív módon ugyanolyan egységekben számítják, mint az erő. Ezért a Nemzetközi Egységrendszer (SI) szerint a P-t Newtonban mérik.

A Föld gravitációs tere nem egységes, és a bolygó felszínén 0,5% -on belül változik. Ennek megfelelően a g értéke is instabil. Az általánosan elfogadott értéket szabványnak nevezzük, és egyenlő 9,80665 m / s2. A Föld felszínének különböző helyein a tényleges gravitációs gyorsulás (m / s2):

Экватор
  • Egyenlítő - 9,7803;
  • Sydney - 9,7968;
  • Moszkva - 9,8155;
  • Északi-sark - 9,8322.

1901-ben létrejött a harmadik általános súly- és mértékkonferencia: a súly az erővel azonos természetű mennyiséget jelent, vagyis vektorként határozta meg, mivel az erő vektormennyiség. Ennek ellenére egyes iskolai fizika tankönyvek még mindig skalárnak veszik a P-t.

Kapcsolattartó definíció

Egy másik megközelítés a jelenséget abból a szempontból írja le, hogy megértsük, hogy mit nevezünk testtömegnek. Ebben az esetben a P-t a mérési eljárás határozza meg, és azt az erőt jelenti, amellyel az objektum a tartóra hat. Ez a megközelítés a részletektől függően különböző eredményeket feltételez.

Картинка 2

Például egy szabadon eső tárgynak alig van hatása a támaszra, azonban ha nulla gravitációban van, akkor a súlya nem változik a gravitációs definíció szerint. Következésképpen egy ilyen megközelítés megköveteli, hogy a vizsgált testet nyugalmi állapotban találják meg, normál gravitáció hatására, a Föld forgásának centrifugális erejének hatása nélkül.

Ezenkívül az érintésérzékelés nem zárja ki a felhajtótorzulást, amely csökkenti az objektum mért súlyát. A levegőben a testekre is hasonló erő hat, mint amely a vízbe merül. Alacsony sűrűségű tárgyak esetében a hatás hatása észrevehetőbbé válik. Példa erre a negatív tömegű héliummal töltött léggömb. Általános értelemben minden tevékenység torzító hatást gyakorol az érintkezési súlyra, például:

Гравитация
  • Centrifugális erő. A Föld forgása közben a felszínen lévő tárgyak az Egyenlítő felé kifejezettebb centrifugális erőknek vannak kitéve.
  • Más csillagászati ​​testek gravitációs hatása. A nap és a hold a távolságtól függően különböző mértékben vonzza a föld felszínén lévő tárgyakat. Ez a hatás háztartás szintjén jelentéktelen, de észrevehetően tükröződik olyan jelenségekben, mint a tenger apálya és folyása.
  • Mágnesesség. Az erős mágneses mezők hatására egyes érintett tárgyak lebeghetnek.

A koncepció története

Древнегреческие философы

A gravitáció és a könnyedség mint a fizikai testek eredendő tulajdonságai az ókori görög filozófusok említik ... Platón a súlyt a tárgyak természetes hajlamának a saját fajtára találására írta le. Arisztotelész számára a könnyedség az alapvető elemek rendjének helyreállítása: levegő, föld, tűz és víz. Archimédész a súlyt a felhajtóerő ellentétének tekintette. Az első kontaktdefiníciót Euklidész adta meg, a mennyiséget úgy írva le, mint egy dolog könnyűségét a másikhoz képest, mérleggel mérve.

Amikor a középkori tudósok felfedezték, hogy a gyakorlatban egy leeső tárgy sebessége idővel nőtt. Megváltoztatták a súly fogalmát, hogy megőrizzék a jelenségek közötti oksági összefüggéseket. A koncepciót felosztották a nyugalmi testekre és a gravitációs zuhanásokra.

Jelentős eredményeket ért el elméletileg Galileo, aki arra a következtetésre jutott, hogy a mennyiség arányos a tárgyban lévő anyag mennyiségével, és nem a mozgásának sebességével, amint Arisztotelész fizikája sugallja. Newton az egyetemes gravitáció törvényének felfedezése oda vezetett, hogy a tehetetlenséggel társított tárgyak alapvetően elválasztották a súlyt az objektumok alapvető tulajdonságaitól. A tudós a környezeti tényezőket és az úszóképességet a mérési körülmények torzulásának tekintette. Ilyen körülmények között találta ki a látszólagos súly kifejezést.

Эйнштейн

A 20. században az abszolút idő és tér newtoni koncepcióit vitatta Einstein munkája. Relativitás-elmélet az összes mozgó és gyorsuló megfigyelőt különböző körülmények között helyezze el. Ez kétértelműséghez vezetett abban, hogy mit is értenek pontosan a tömeg alatt, amely a gravitációs erővel együtt lényegében keretfüggő mennyiséggé vált.

A relativitás által generált kétértelműségek komoly vitához vezettek a tanári közösségben arról, hogyan lehet meghatározni a hallgatók számára a súlyokat, és mi az, amit nekik kellene nevezni. A választás a Föld gravitációja által okozott erő megértése és a mérlegelésből fakadó kontaktdefiníció között kezdődött.

Tömegbeli különbségek

Az a zavar, hogy megértsék, miben különbözik a tömeg a súlytól, olyan emberek számára jellemző, akik nem tanulják részletesen a fizikát. Ennek egyszerű magyarázata van - ezeket a kifejezéseket általában a mindennapi életben felcserélhető módon használják. Általános esetben, ha a test a föld felszínén van és mozdulatlan, a tömegérték megegyezik a kilogrammban kifejezett súly skalárjával. A fogalmak közötti különbséget tisztázó táblázat a következőképpen néz ki:

Súly A súlyt
Ez az anyag tulajdonsága. Mindig állandó. A gravitáció hatásától függ.
Az anyagi tárgy soha nem nulla. Bizonyos körülmények között nulla lehet.
Helytől függően nem változik. Csökken vagy növekszik a Föld különböző helyein, vagy a felülete feletti magasságtól függően.
Ez egy skalár. A föld közepe vagy egy másik gravitációs központ felé mutató vektor.
Méréssel mérhető Rugós mérleggel mérve.
Általában grammban és kilogrammban mérve. Az erő és a súly egysége egy - Newton (jelölve N-vel)

A tömeg fő megkülönböztető tulajdonsága, hogy a klasszikus dinamika szempontjából ez az egyes testek sajátos invariáns mennyisége. Az általános relativitáselmélet leírja a tömeg energiába való átmenetét és fordítva.

Általában az m és a P közötti számérték a Földön szigorúan arányos. A mindennapok szintjén egy ismert tömegű test tömegének megállapításához elegendő emlékezni arra, hogy a tárgyak newtonokban általában m-nek a kilogrammban mért értékének körülbelül tízszeresét nyomják.

Mérési módszerek

Valójában a súly a hordozó tömegre gyakorolt ​​reakcióerőjeként mérhető, amely az alkalmazás helyén jelenik meg. Ennek az erőnek a bekövetkezése nagyságrendileg megegyezik a kívánt P értékével. Rugós mérleg segítségével meghatározható. Mivel a gravitációs erő, amely a jelentett eltérítést okozza a skálán, helyenként változhat, az értékek is eltérnek. A szabványosítás érdekében ezt a típusú mérőt mindig gyárilag 9,80665 m / s2-re kalibrálják, majd újra kalibrálják, ahol használni fogják.

A tömeg mérésére egy karos mechanizmust használnak. ... Mivel a gravitáció bármely változásának ugyanaz a hatása lesz az ismert és ismeretlen tömegekre, az egyensúlyi módszer lehetővé teszi, hogy az eredmény a Föld bármely pontján azonos legyen. A súlyozási tényezőket ebben az esetben kalibrálják és tömegegységekben jelölik, így a kiegyensúlyozó kar lehetővé teszi a tömeg megtalálását azáltal, hogy összehasonlítják a vonzerő hatását a céltárgyra és a standardra gyakorolt ​​hatást.

Весы

Nagy csillagászati ​​testektől távol eső gravitációs mező hiányában a kar egyensúlya nem fog működni, de például a Holdon ugyanazokat az értékeket fogja mutatni, mint a Földön. Ezen műszerek némelyikét súlyegységben lehet felcímkézni, de mivel a gyárban kalibrálják őket a standard gravitáció miatt, akkor a P-t azokra a feltételekre mutatják, amelyekre vannak beállítva.

Ez azt jelenti, hogy a nyalábmérleget nem úgy tervezték, hogy mérje a tárgyra ható helyi gravitációt. A pontos súly meghatározható számítással úgy, hogy a tömeget megszorozzuk a megfelelő gravitációs értékkel a megfelelő táblázatokból.

Más bolygókon

Планеты

A tömeggel ellentétben a testtömeg a különböző helyeken a gravitációs gyorsulás értékének változásától függ. A gravitációs erő nagysága más bolygókon, valamint a Földön nemcsak tömegükön múlik, hanem attól is, hogy a felszín milyen távolságban van a súlyponttól.

Az alábbi táblázat összehasonlító gravitációs gyorsulásokat mutat más bolygókon, a Napon és a Holdon. A gázóriások (Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz) felülete a külső felhőrétegeiket jelenti, a Nap számára - a fotoszféra. A táblázat értékei nem tartalmazzák a centrifugális forgást, és a pólusok közelében megfigyelt tényleges gravitációt tükrözik.

Csillagászati ​​objektum Mennyi gravitáció meghaladja a Földet Felületi gyorsulás m / s2
A nap 27.9 274.1
Higany 0,377 3.703
Vénusz 0,9032 8,872
föld 1 9.8226
Hold 0,1655 1,625
Mars 0,3895 3.728
Jupiter 2.64 25.93
Szaturnusz 1.139 11.19
Uránusz 0,917 9.01
Neptun 1.148 11.28

Annak érdekében, hogy saját súlyát megszerezhesse egy másik bolygón, csak meg kell szoroznia a megfelelő oszlop sokaságának számával. Minél közelebb kerül a bolygó közepéhez a mérés, annál nagyobb lesz az érték, és fordítva. Ezért annak ellenére, hogy a Jupiter gravitációs ereje hatalmas tömege miatt 316-szor nagyobb, mint a Földé, a tömeg a felhők szintjén, a tömegközponttól való nagy távolságuk miatt, nem úgy néz ki, mint lenyűgöző, mint amire számítani lehetett.

Невесомость

Egy másik érdekes hatás, az úgynevezett súlytalanság nemcsak a térre jellemző. Különböző körülmények között és a Földön megfigyelhető. Például szabad esésben nincs olyan tartó, amelyre erőt alkalmaznának, ami azt jelenti, hogy a súly nulla lesz, annak ellenére, hogy a gravitáció és a tömeg gyorsul.

Hasonló jelenség fordul elő a Föld körüli Nemzetközi Űrállomás asztronautáival. Valójában mindig a lakóival együtt a bolygó felszínére esik, ezért lakói folyamatosan súlytalanság állapotában vannak.

Így a megfigyelt jelenségeket magyarázó és a tömeggel való összetévesztés elkerülésének fő szabálya a következő: A P-értéket mindig az objektum és a referenciafelület közé helyezett érintkezési súlyok segítségével mérjük. Éppen ezért a mérlegre helyezett és velük együtt zuhanó test nem fog nyomást gyakorolni az eszközre, és a mérleg ennek megfelelően nulla értéket fog mutatni.

Volt egy német csillagász, Bayer vezetéknévvel. Kidolgozta a csillagok fényességének meghatározására szolgáló rendszert, és a másik görög ábécé szerint rendezte őket. A legfényesebb az "alfa", majd a "béta" és így tovább kezdődött. Később a tudósok nem változtattak az elven, amikor finomították a rendszerét, csak elosztották a fényes csillagokat: "alfa1", 2,3 stb.

текст при наведении

fényes égi csillag "alfa1" "Regulus" megjelöléssel

A fizikában a vastagságot, valamint a távolságot (távolságot) és az átmérőt d betűvel jelöljük.

A tervdokumentációban a jelöléseket a GOST 2.321 szerint használják.

A vastagságot s jelöli.

A GOST szerinti teljes vagy teljes méretet nagybetűvel jelöljük, ami azt jelenti, hogy a teljes (teljes) vastagságot S betűvel kell feltüntetni.

A kerület az összes oldal hosszának összege (vagy az alakzat összes határának teljes hossza). Szinte minden alakzatnak más a képlete a kerületre, akárcsak a területre.

A matematikában általában szokás egy alak kerületét latin "P" betűvel jelölni.

Például a kerületi képlet így néz ki: P = 2 * (a + b).

Megjegyezheti azt a tényt is, hogy egy kör hosszát, amely kerülete (mivel egy kör esetében a hossza az ábra határa), nem "P" betűvel, hanem betűvel jelölik. "C" vagy akár l. De ez inkább kivétel a szabály alól, minden más esetben "P" betűvel jelzik.

A fizikában a sebesség a test mozgásának kvantitatív jellemzője, ezt V. betű jelöli. A sebesség numerikusan megegyezik a test által időegységenként megtett úttal (az utat S jelöli). az időt t) jelöli.

A sebesség mértékegysége méter másodpercben (m / s).

Samira Gadzhieva híres dagesztáni színésznő és énekes, Derbentben született, 1991. június 27-én, jelenleg Makhachkalában él és dolgozik, nemzetisége szerint lezgiai.

Samira Hajiyeva növekedése körülbelül 172 centiméter, a művésznek személyes oldalai vannak az Instagram és a VKontakte közösségi hálózatokon.

Elképesztő, hogy a "tömeg" és a "súly" szavak használatakor hány ember nem érti különbségét a fizika szempontjából, és ugyanazt jelenti. Eközben ez a különbség alapvető és hatalmas ...

Súly

Kezdjük a misével. A tömeg meghatározza a test tehetetlenségi tulajdonságait. Mit is jelent ez? A tehetetlenség a test azon képessége, hogy erő hatására ellenálljon mozgási állapotának változásának. Próbáld meg megállítani a tehetetlenséggel gördülő futball-labdát. És akkor - egy tehetetlenséggel azonos sebességgel guruló autó. Ez utóbbi esetben ezt sokkal nehezebb megtenni, mert az autónak sok dolga van. És mondhatjuk, hogy az autónak nagyobb a súlya. A tömeget kilogrammban mérjük, és betűvel jelöljük m... A testtömeg mindig állandó.

A súlyt

Ami a súlyt illeti, az az erő. Mint minden más erő, ez is egy vektormennyiség (akinek van egy iránya), és ebben mérjük newtonok ... Definíció szerint a súly az az erő, amellyel a test egy tartóra vagy felfüggesztésre hat:

Вес и масса – вечная путаница

Ha egy 70 kg-os ember mozdulatlanul áll a padlón, milyen erők hatnak rá a klasszikus mechanika szempontjából? Csak kettő. Az egyik a függőlegesen lefelé irányuló gravitációs erő. Ez az az erő, amellyel a Föld vonzza az embert, és megegyezik a személy tömegének szorzatával ma gravitáció gyorsulásán g(a Föld esetében - 9,81 m / s2, kerekítsük ezt az értéket 10-ig). Így ez az erő egyenlő lesz mg = 70 * 10 = 700H. Gyakran ezt az erőt kilogramm-erőben is mérik, kgf ... Értéke megegyezik egy 1 kg súlyú test tömegével, ezért a hétköznapi emberek gyakran kilogrammban mérik a súlyt, és ezért gyakran felmerül a zavar a tömeggel és a tömeggel.

A második erő a hordozó reakcióereje N... A személy megnyomja a padlót, és a padló ellenáll - pontosan ugyanolyan erővel, mint a gravitációs erő. Ez az erő ellentétes irányba irányul, és nagysága megegyezik a gravitációs erővel. A teljes erő megegyezik F = mg-N = 0 .

Kérdezheti - miért mindezt, ha a gravitáció és a súly egy és ugyanaz? Semmi ilyesmi, ezek teljesen más dolgok, csak egybeesnek ebben a példában. Vegyünk egy asztronautát egy felszálló rakétában. A gravitációs erő és a támasz reakcióereje is befolyásolja, de ezen felül hozzáadódik az az erő, amely az űrhajóst a rakétával együtt felfelé nyomja. Ebben az esetben a hordozó reakcióereje Nmeghaladja a gravitációt mg , és az űrhajós súlya megnő, túlterhelést tapasztal, bár a gravitációs erő és az űrhajós tömege nem változott.

Вес и масса – вечная путаница

Valójában a súly jelentéktelen kifejezés a fizikusok számára. A fizika szempontjából helyesebb, ha egyszerűen erőnek hívjuk, és a "súly" szó csak tisztelgés a nyelvi hagyomány előtt.

Földi körülmények között az emberek általában egyenlőek a tömeggel és a tömeggel, és az összes skála skáláját kalibrálják a földi gravitációra. A tömeg és a tömeg kölcsönhatását azonban nagyon érdekes megfigyelni a Földtől eltérő körülmények között. Tehát a Holdon a gravitációs erő hatszor kisebb, mint a Földé, az űrhajós súlya is 6-szor kisebb lesz. Ebben az esetben tömege változatlan marad. Ha megpróbálunk egy szöget kalapálni egy deszkába a Holdon, akkor a kalapács súlya 6-szor kisebb lesz. De a fej ütésekor ugyanolyan erővel hat a körömre, mint a Földön, mert a kalapács tömege nem változott.

A lényeg. A tömeg bármely test elválaszthatatlan tulajdonsága. Ha a sportmag tömeg 7 kg-ot nehéz a Földre dobni, ugyanolyan nehéz lesz nullára dobni, annak ellenére, hogy a súlyt nulla lesz.

Ha tetszett a cikk, iratkozzon fel a csatornára, meséljen róla a közösségi hálózatokon, és megpróbáljuk nem elveszíteni az arcát)

Добавить комментарий