Вес определение

Вес это:

Вес У этого термина существуют и другие значения, см. Вес (значения). Гравитационные аномалии земли (по данным NASA GRACE — Gravity Recovery And Climate Change.)

Вес — сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести[1]. (В случае нескольких опор под весом понимается суммарная сила, действующая на все опоры; впрочем, для жидких и газообразных опор в случае погружения тела в них часто делается исключение, т. е. тогда силы воздействия тела на них исключают из веса и включают в силу Архимеда). Единица измерения веса в Международной системе единиц (СИ) — ньютон, иногда используется единица СГС — дина.

Вес P тела, покоящегося в инерциальной системе отсчёта , совпадает с силой тяжести, действующей на тело, и пропорционален массе и ускорению свободного падения в данной точке:

Значение веса (при неизменной массе тела) пропорционально ускорению свободного падения, которое зависит от высоты над земной поверхностью (или поверхностью другой планеты, если тело находится вблизи нее, а не Земли, и массы и размеров этой планеты), и, ввиду несферичности Земли, а также ввиду ее вращения (см. ниже), от географических координат точки измерения. Другим фактором, влияющим на ускорение свободного падения и, соответственно, вес тела, являются гравитационные аномалии, обусловленные особенностями строения земной поверхности и недр в окрестностях точки измерения.

При движении системы тело — опора (или подвес) относительно инерциальной системы отсчёта c ускорением вес перестаёт совпадать с силой тяжести:

В результате суточного вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.

Широтное уменьшение веса.

Вес можно измерять с помощью пружинных весов, которые могут служить и для косвенного измерения массы, если их соответствующим образом проградуировать; рычажные весы в такой градуировке не нуждаются, так как в этом случае сравниваются массы, на которые действует одинаковое ускорение свободного падения или сумма ускорений в неинерциальных системах отсчёта. При взвешивании с помощью технических пружинных весов вариациями ускорения свободного падения обычно пренебрегают, так как влияние этих вариаций обычно меньше практически необходимой точности взвешивания.

На вес тела в жидкой или газообразной среде влияет также сила Архимеда, таким образом, вес тела, погружённого в среду, уменьшается на вес вытесненного объёма среды; в случае, если плотность тела меньше плотности среды, вес становится отрицательным (то есть на тело действует выталкивающая сила). Сила Архимеда может оказать влияние и на взвешивание с помощью рычажных весов, если сравниваются тела с различной плотностью.

Состояние отсутствия веса (невесомость) наступает при удалении тела от притягивающего объекта, либо когда тело находится в свободном падении, то есть .

Вес и масса

В современной науке вес и масса — разные понятия. Вес — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Масса же не является силовым фактором; масса — мера инертности тела. Например, в условиях невесомости у всех тел вес равен нулю, а масса у каждого тела своя. И если в состоянии покоя тела показания весов будут нулевыми, то при ударе по весам тел с одинаковыми скоростями воздействие будет разным (см. закон сохранения импульса, закон сохранения энергии).

Вместе с тем строгое различение понятий веса и массы принято в основном в физике, а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идет о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы. Кроме того, термин «вес» в значении «масса» традиционно используется в цикле наук о человеке — в сочетании «вес тела человека»[2][3][4].

Примечания

  1. «Вес». // Физическая энциклопедия. Гл. ред. Прохоров А. М. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 1. — С. 262. — 704 с.
  2. Медицинская энциклопедия на Академике
  3. Григорьева, Ольга Валентиновна — Работоспособность студентов-спортсменов, специализирующихся в единоборствах, при регуляции массы тела с использованием пищевых биологически активных добавок — диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук : 13.00.04 Москва, 2003 145 c.
  4. Ростовцев Владимир Леонидович — Биологическое обоснование технологии применения внетренировочных средств для повышения работоспособности спортсменов высокой квалификации — диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук, МОСКВА — 2008

См. также

Логотип Викисловаря В Викисловаре есть статья «вес»
  • Масса
  • Геоид
  • Гравиметрия
  • Фигура Земли
  • Весы
Силы, действующие на самолёт

Подъёмная сила • Вес • Тяга • Лобовое сопротивление

Категория:
  • Сила

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Масса

У этого термина существуют и другие значения, см. Масса (значения). Размерность Единицы измерения СИ СГС
Масса
M , m {\displaystyle M,m}

M

кг

г

Ма́сса — физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тела в ситуациях, когда его скорость много меньше скорости света[1].

Будучи тесно связанной с такими понятиями механики, как «энергия» и «импульс», масса проявляется в природе двумя качественно разными способами, что даёт основания для подразделения её на две разновидности:

  • инертная масса характеризует инертность тел и фигурирует в выражении второго закона Ньютона: если заданная сила в инерциальной системе отсчёта одинаково ускоряет различные тела, им приписывают одинаковую инертную массу;
  • гравитационная масса (пассивная и активная) показывает, с какой силой тело взаимодействует с внешними полями тяготения[2] и какое гравитационное поле создаёт само это тело[3], она входит в закон всемирного тяготения и положена в основу измерения массы взвешиванием.

Однако, экспериментально с высокой точностью установлена пропорциональность гравитационной и инертной масс[4][5], и подбором единиц они сделаны в теории равными друг другу. Поэтому, когда речь не идёт об особой «новой физике», принято оперировать термином «масса» и использовать обозначение m без пояснений.

Массой обладают все макроскопические объекты, бытовые предметы, а также большинство элементарных частиц (электроны, нейтроны и др.), хотя среди последних имеются и безмассовые (например, фотоны). Наличие массы у частиц объясняется их взаимодействием с полем Хиггса.

Международный эталон килограмма, сделан в виде цилиндра, имеющего диаметр и высоту 39,17 мм.
Материал — сплав, содержащий 90 % платины и 10 % иридия.
Эталон хранится в штаб-квартире Международного бюро мер и весов в Севре

Масса в классической механике

Простое определение инертной массы

Величина массы входит в нерелятивистское выражение второго закона Ньютона F = ma, дающее связь между силой и ею вызываемым ускорением не закреплённого тела. Указанный закон, одновременно с утверждением линейности соотношения «сила—ускорение», по сути, выступает определением инертной массы. Сила при этом определяется логически независимо и от закона Нюьтона, и от понятия «ускорение»[6]: она равна деформации специальной тестовой пружины, с точностью до калибровочного множителя.

Масса может измеряться в килограммах. Эталоном массы «1 кг» служит конкретный объект (см. фото выше); по соглашению, если приложенная к эталону сила обеспечивает ускорение 1 м/с2, то такая сила имеет величину 1 Н. Данным соглашением задаётся единичная сила — приложив её к упомянутой пружине, можно прокалибровать последнюю и использовать для измерений. Инертная масса любого исследуемого тела находится затем как F/a: достаточно знать ускорение при каком-то одном значении силы.

Гравитационная масса. Принцип эквивалентности

Основная статья: Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции

По своему смыслу, гравитационная масса — характеристика тел в классической механике, являющаяся мерой их гравитационного взаимодействия (Fgr = Gm1m2/r2, где G — константа тяготения, r — расстояние между материальными точками). Она отличается по определению от инертной массы, определяющей динамические свойства тел — и априори ниоткуда не следует, что массы этих двух разновидностей должны быть пропорциональными друг другу. Данное обстоятельство является нетривиальным экспериментальным фактом.

Первая проверка пропорциональности двух видов массы была выполнена Галилеем, изучавшим свободное падение. Согласно опытам Галилея, все тела, независимо от их массы и материала, падают с одинаковым ускорением. Сейчас эти опыты можно трактовать так, что увеличение силы, действующей на более массивное тело со стороны гравитационного поля Земли, полностью компенсируется увеличением его инертных свойств. Позднее, на пропорциональность инертной и гравитационной масс обратил внимание Ньютон, он же впервые доказал, что эта пропорциональность выдерживается с точностью не хуже 0,1 %[7].

С учётом сказанного, раздельных единиц для гравитационной и инертной массы не вводят, а коэффициент их пропорциональности принят равным 1, с надлежащим подбором константы G. На сегодня, пропорциональность (условно говоря, «равенство масс») экспериментально проверена с очень высокой точностью: чувствительность к относительной разности в лучшем эксперименте на 2009 год[4][5] имеет порядок 10−13.

Подобные эксперименты привели к формулированию принципа эквивалентности:

Все явления в гравитационном поле происходят точно так же, как в соответствующем поле сил инерции, если совпадают напряжённости этих полей и одинаковы начальные условия для тел системы.

имеющего два уровня глобальности охвата «всех явлений». Так называемый «сильный» принцип гласит: в каждой точке пространства-времени в произвольном гравитационном поле можно выбрать локально-инерциальную систему координат, такую, что в достаточно малой окрестности рассматриваемой точки законы природы будут иметь такую же форму, как и в не ускоренных декартовых системах координат, где под «законами природы» подразумевают все законы природы. «Слабый» принцип отличается заменой слов «законы природы» словами «законы движения свободно падающих частиц». Слабый принцип — это не что иное, как другая формулировка наблюдаемого равенства гравитационной и инертной масс, в то время как сильный принцип представляет собой обобщение наблюдений за влиянием гравитации на любые физические объекты.

Единицы измерения массы

Тройская унция, золото Килограмм является одной из семи основных единиц СИ и равен массе международного прототипа килограмма. Это одна из трёх единиц (наряду с секундой и кельвином), которая определена без ссылок на другие основные единицы

В Международной системе единиц (СИ) масса измеряется в килограммах. Единицей измерения массы в системе СГС является грамм (1⁄1000 килограмма). Вообще говоря, в любой системе измерения выбор основных (первичных) физических величин, их единиц измерения и их числа произволен — зависит от принимаемого соглашения и масса не всегда входит в их состав — так в системе МКГСС единица массы была производной единицей и измерялась в кГс•с²/м (называлась «техническая единица массы» или «инерта»). В атомной физике и химии принято сравнивать [соотносить] массу с относительной атомной массой (а.е.м.), в физике твёрдого тела — с массой электрона (Атомная система единиц), в физике элементарных частиц массу измеряют в электронвольтах. Кроме этих единиц, используемых в науке, существует большое разнообразие исторических единиц измерения массы, которые сохранили свою отдельную сферу использования: фунт, унция, карат, тонна и др. В астрономии единицей для сравнения масс небесных тел служит масса Солнца.

В некоторых естественных системах единиц в качестве единицы массы используются массы элементарных частиц: электрона или протона[8]. В планковской системе единиц, также относящейся к естественным системам, единицей массы является планковская масса.

Массы очень мелких частиц могут быть определены с помощью величины, обратной к комптоновской длине волны: 1 см-1 ≈ 3,52 × 10-41 кг. Масса очень большой звезды или чёрной дыры может быть отождествлена с её гравитационным радиусом: 1 см ≈ 6,73 × 1024 кг.

Основные свойства массы как величины

Масса — одна из важнейших величин в физике. Это скалярная неотрицательная релятивистски инвариантная величина. По современным представлениям, масса эквивалентна энергии покоя (mc2, c — скорость света в вакууме). Масса входит в выражения кинетической энергии (mv2/2, v — скорость) и импульса (mv) материальной точки.

Масса тела, выраженная в килограммах, численно примерно равна весу этого тела, выраженному в кгс (1 кгс ≈ 10 Н), когда оно покоится вблизи поверхности Земли. Поэтому в повседневных ситуациях слово «вес» нередко синонимизируется со словом «масса». Однако, это разные понятия, и в общем случае численные значения массы и веса не совпадают, не говоря уже о различии размерностей. Например, при помещении предмета на обычные магазинные весы показания колеблются в течение нескольких секунд: в это время вес претерпевает изменения, а масса постоянна. Также возможны ситуации с нулевым весом и ненулевой массой одного и того же тела: в условиях невесомости вес всех тел равен нулю, а масса у каждого тела своя.

В классической механике масса инвариантна относительно смены системы отсчёта и аддитивна, то есть масса системы тел равна сумме масс составляющих её тел. В релятивистской механике масса не является аддитивной физической величиной, то есть масса системы в общем случае не равна сумме масс компонентов, а включает в себя энергию связи и зависит от характера движения частиц друг относительно друга[Комм 1].

Масса в релятивистской механике

Строгое определение массы

Возможные 4-импульсы тел с нулевой и положительной массой покоя. Векторы 4-импульса, построенные от точки пересечения осей до любой точки на зелёной гиперболе, имеют одну и ту же (положительную) длину, то есть массу частицы, несущей этот четырёхимпульс, и различаются энергией и 4-скоростью частицы. Ускорение частицы сводится к движению конца 4-импульса по гиперболе. Векторы четырёхимпульса, построенные от точки пересечения осей до любой точки на синих полупрямых, имеют нулевую длину и могут относиться только к частицам нулевой массы (например, фотонам). Энергия этих частиц (с точностью до коэффициента c) равна модулю их 3-импульса

Наиболее строгое определение массы даётся в специальной теории относительности (СТО): масса — это абсолютная величина 4-вектора энергии-импульса[10]:

m 2 = E 2 c 4 − p 2 c 2 {\displaystyle m^{2}={\frac {E^{2}}{c^{4}}}-{\frac {\mathbf {p} ^{2}}{c^{2}}}} ,

где E — полная энергия свободного тела, p — его импульс, c — скорость света. В СТО масса является неаддитивной, но, как и в классической физике, инвариантной величиной.

В случае произвольной метрики пространства-времени (как в общей теории относительности) это определение требует некоторого обобщения:

m 2 = 1 c 2 g i k p i p k . {\displaystyle m^{2}={1 \over c^{2}}g_{ik}p^{i}p^{k}.}

Здесь g i k {\displaystyle g_{ik}} — метрический тензор, p i {\displaystyle p^{i}} — 4-импульс.

Определённая выше масса является релятивистским инвариантом, то есть она одна и та же во всех системах отсчёта. Если перейти в систему отсчёта, где тело покоится, то m = E 0 c 2 {\displaystyle m={\tfrac {E_{0}}{c^{2}}}} — масса определяется энергией покоя (Эквивалентность массы и энергии).

Особенно просто выглядят эти определения в системе единиц, в которой скорость света принята за 1 (например, в планковской или же в принятой в физике элементарных частиц системе единиц, в которой масса, импульс и энергия измеряются в электронвольтах):

В СТО: m = p i 2 = E 2 − p 2 {\displaystyle m={\sqrt {p_{i}^{2}}}={\sqrt {E^{2}-\mathbf {p} ^{2}}}} . В ОТО: m = g i k p i p k {\displaystyle m={\sqrt {g_{ik}p^{i}p^{k}}}} .

Следует, однако, отметить, что частицы с нулевой массой (фотон и гипотетический гравитон) двигаются в вакууме со скоростью света (c ≈ 300 000 км/с), и поэтому не существует системы отсчёта, в которой бы они покоились. Напротив, частицы с ненулевой массой всегда движутся медленнее скорости света.

О «массе покоя» и «релятивистской массе»

В современной терминологии термин масса применяется вместо терминов инвариантная масса или масса покоя, являясь полностью эквивалентным им по смыслу. В некоторых ситуациях (особенно в популярной литературе) это, однако, уточняется явно, чтобы избежать путаницы из-за понимания термина масса в другом — устаревшем — смысле, описанном в этом подразделе.

В большом количестве источников[11][12], относящихся к началу и середине XX века, а также в научно-популярных[9], введённое выше понятие массы называли «массой покоя», при этом саму массу вводили на основе классического определения импульса

p = m v . {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} .}

В таком случае m = E c 2 {\displaystyle m={\tfrac {E}{c^{2}}}} и говорили, что масса тела растёт с увеличением скорости. При таком определении понятие массы было эквивалентно понятию энергии, а также требовалось отдельно вводить «массу покоя», измеряемую в собственной СО, и «релятивистскую массу» движущегося тела. Такой подход был распространён в течение длительного времени[9] и позволял провести многочисленные аналогии с классической физикой, однако в современной научной литературе используется редко[13], так как вносит дополнительную путаницу в терминологию, не давая никаких новых результатов. Так называемая релятивистская масса оказывается аддитивной (в отличие от массы покоя системы, зависящей от состояния составляющих её частиц). Однако безмассовые частицы (например, фотоны) в такой терминологии оказываются имеющими переменную массу; кроме того, релятивистская масса ничуть не упрощает формулировку законов динамики частиц.

Полным аналогом классического определения импульса через массу и скорость в СТО следует считать ковариантное равенство

P μ = m u μ , {\displaystyle P_{\mu }=mu_{\mu },}

где m — инвариантная масса, а uμ — 4-скорость (производная от 4-координаты по собственному времени частицы d r μ / d τ {\displaystyle dr_{\mu }/d\tau } ; единичный вектор, направленный вдоль мировой линии частицы).

Также можно записать ковариантный эквивалент второго закона Ньютона:

F μ = m a μ , {\displaystyle F_{\mu }=ma_{\mu },}

где a μ = d u μ / d τ {\displaystyle a_{\mu }=du_{\mu }/d\tau } — 4-ускорение (кривизна мировой линии частицы).

Масса составных и нестабильных систем

Масса тел, составленных из нескольких элементарных частиц (например, ядра или атома) может зависеть от их внутреннего состояния. В частности, для устойчивых систем масса системы всегда меньше суммы масс её элементов на величину, называемую дефектом массы, и равную энергии связи, делённой на квадрат скорости света.

Для системы, подверженной распаду (например, радиоактивному), величина энергии покоя определена лишь с точностью до постоянной Планка, делённой на время жизни: Δ m c 2 ≈ ℏ / τ {\displaystyle \Delta mc^{2}\approx \hbar /\tau } . При описании такой системы при помощи квантовой механики удобно считать массу комплексной, с мнимой частью равной означенному Δm.

Классификация частиц по значению массы

Масса частиц микромира

Масса известных на сей день частиц является, в общем, неотрицательной величиной, и должна быть равна нулю для тел, движущихся со скоростью света (фотоны). В физике элементарных частиц понятие массы чрезвычайно важно, так как позволяет отделять безмассовые частицы (всегда двигающиеся со скоростью света) от массивных (скорость которых всегда ниже скорости света).

Кроме того, масса практически однозначно позволяет идентифицировать частицу (с точностью до зарядового сопряжения). Наличие массы у элементарных частиц объясняется их взаимодействием с полем Хиггса, и, чем сильнее это взаимодействие, тем больше масса[14][15]. Масса элементарной частицы постоянна, она одинакова у всех частиц данного типа и их античастиц.

Положительная масса Основная статья: Тардион

К частицам с положительной массой (тардионам) относятся почти все частицы Стандартной модели: лептоны (включая нейтрино, которые в первоначальной версии Стандартной модели считались безмассовыми), кварки, W- и Z-бозоны, бозон Хиггса. Эти частицы могут двигаться с любой скоростью, меньшей скорости света, в том числе покоиться. К тардионам относятся также все известные составные частицы: барионы (в том числе протон и нейтрон) и мезоны.

Нулевая масса Основная статья: Люксон

К известным на сегодняшний день частицам нулевой массы (безмассовым, люксонам) относятся фотоны и глюоны, а также гипотетические гравитоны. Такие частицы в свободном состоянии могут двигаться только со скоростью света. Но поскольку из квантовой хромодинамики следует, что глюоны в свободном состоянии не существуют, то непосредственно наблюдать движущимися со скоростью света можно только фотоны (собственно, именно поэтому говорят о «скорости света»). Долгое время считалось, что нейтрино также имеют нулевую массу, однако обнаружение вакуумных нейтринных осцилляций свидетельствует о том, что масса нейтрино хоть и очень мала, но не равна нулю.

Следует отметить, что комбинация нескольких частиц нулевой массы может (а в случае, например, сцепленных частиц — должна) иметь ненулевую массу.

Отрицательная масса Основная статья: Экзотическая материя#Отрицательная масса

Частицы с отрицательной массой двигались бы с любой скоростью, меньшей скорости света, аналогично тардионам, и имели бы отрицательную энергию и импульс, направленный в сторону, противоположную направлению движения. Допущение существования отрицательных масс ведёт к определённым сложностям в интерпретации принципа эквивалентности и закона сохранения импульса. В то же время в общей теории относительности допускается существование локальных пространственных областей с отрицательной плотностью энергии-импульса. В частности, подобную область можно создать с помощью эффекта Казимира[16].

Мнимая масса Основная статья: Тахион

В рамках специальной теории относительности математически возможно существование частиц с мнимой массой, так называемых тахионов. Такие частицы будут иметь реальные значения энергии и импульса, а их скорость должна всегда быть выше скорости света. Однако допущение возможности наблюдения одиночных тахионов вызывает ряд методологических трудностей (например, нарушение принципа причинности), поэтому в большинстве современных теорий одиночные тахионы не вводятся. Впрочем, в квантовой теории поля мнимая масса может быть введена для рассмотрения тахионной конденсации, не нарушающей принцип причинности.

Измерение массы

Методы и устройства для измерения

Весы Прибор для измерения инертной массы в невесомости (массметр) Основная статья: Весы

Большинство приборов для измерения массы основано на использовании принципа эквивалентности инертной и гравитационной массы. С помощью таких приборов, называемых весами, массу тел определяют по их весу. В пружинных весах вес измеряется по степени деформации гибкой пружины. В рычажных — вес определяется путём сравнения веса интересующего тела с весом эталонов (гирь) известной массы.

Однако, в ситуации невесомости (скажем, на космических станциях) весы неприменимы и используются другие устройства — массметры, действие которых основано на измерении периода свободных колебаний груза на пружине; этот период, как известно, зависит от массы тела.

Массы заряженных элементарных частиц определяют по их следам в камере Вильсона[17]. Массы короткоживущих элементарных частиц, не оставляющих следов в камере Вильсона, определяют, оценивая суммарную энергию продуктов их распада[18][19].

Массу Земли определяют на основе закона всемирного тяготения Ньютона, исходя из известных значений гравитационной постоянной и радиуса Земли[20]. Массу Солнца определяют, также на основе закона всемирного тяготения Ньютона, исходя из известных значений гравитационной постоянной, расстояния между Землёй и Солнцем и периода обращения Земли вокруг Солнца[21]. Масса нашей Галактики определяется, исходя из периода обращения окрестностей Солнца вокруг центра Галактики и расстояния до центра Галактики[22].

Массы ближайших двойных звезд определяются по расстоянию между ними и периоду их обращения. Если звезда не имеет спутника и принадлежит главной последовательности, то её массу можно определить, исходя из её светимости или температуры поверхности[23].

Значения масс различных объектов

Масса (кг) в других единицах
Электрон 9 , 1 × 10 − 31 {\displaystyle 9{,}1\times 10^{-31}} 5 , 1 × 10 5 {\displaystyle 5{,}1\times 10^{5}} эВ
Протон 1 , 7 × 10 − 27 {\displaystyle 1{,}7\times 10^{-27}} 9 , 4 × 10 8 {\displaystyle 9{,}4\times 10^{8}} -
Бозон Хиггса 2 , 4 × 10 − 25 {\displaystyle 2{,}4\times 10^{-25}} 1 , 3 × 10 11 {\displaystyle 1{,}3\times 10^{11}} -
Вирус гриппа 6 , 0 × 10 − 19 {\displaystyle 6{,}0\times 10^{-19}}
Человек 80 {\displaystyle 80} 80 {\displaystyle 80} килограммов
Слон 4 , 5 × 10 3 {\displaystyle 4{,}5\times 10^{3}} 4 , 5 {\displaystyle 4{,}5} тонн
Кит 1 , 5 × 10 5 {\displaystyle 1{,}5\times 10^{5}} 150 {\displaystyle 150} -
Земля 6 , 0 × 10 24 {\displaystyle 6{,}0\times 10^{24}} 1 {\displaystyle 1} масс Земли
Юпитер 1 , 9 × 10 27 {\displaystyle 1{,}9\times 10^{27}} 314 {\displaystyle 314} -
Солнце 2 , 0 × 10 30 {\displaystyle 2{,}0\times 10^{30}} 1 {\displaystyle 1} масс Солнца
Другие звёзды 4 , 0 × 10 28 − 1 , 8 × 10 32 {\displaystyle 4{,}0\times 10^{28}-1{,}8\times 10^{32}} 2 , 0 × 10 − 2 − 9 , 0 × 10 1 {\displaystyle 2{,}0\times 10^{-2}-9{,}0\times 10^{1}} -
Наша Галактика 2 , 6 × 10 41 {\displaystyle 2{,}6\times 10^{41}} 1 , 3 × 10 11 {\displaystyle 1{,}3\times 10^{11}} -
Другие галактики 2 , 0 × 10 36 − 2 , 0 × 10 43 {\displaystyle 2{,}0\times 10^{36}-2{,}0\times 10^{43}} 10 6 − 10 13 {\displaystyle 10^{6}-10^{13}} -

Этимология и история понятия

Слово масса (лат. massa, от др.-греч. μαζα) первоначально в античные времена обозначало кусок теста. Позднее смысл слова расширился, и оно стало обозначать цельный, необработанный кусок произвольного вещества; в этом смысле слово используется, например, у Овидия и Плиния[24].

Масса как научный термин была введена Ньютоном как мера количества вещества, до этого естествоиспытатели оперировали понятием веса. В труде «Математические начала натуральной философии» (1687) Ньютон сначала определил «количество материи» в физическом теле как произведение его плотности на объём. Далее он указал, что в том же смысле будет использовать термин масса. Наконец, Ньютон ввёл массу в законы физики: сначала во второй закон Ньютона (через количество движения), а затем — в закон тяготения, откуда сразу следует, что вес пропорционален массе[25]. Ньютон явно указал на эту пропорциональность и даже проверил её на опыте со всей возможной в те годы точностью: «Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мной найдено опытами над маятниками, произведенными точнейшим образом»[26] (эти опыты Ньютон подробно описал в III томе своих «Начал»).

Фактически Ньютон использует только два понимания массы: как меры инерции и источника тяготения[27]. Толкование её как меры «количества материи» — не более чем наглядная иллюстрация, оно сохранялось в XVII—XIX веке, но затем подверглось критике как нефизическое и бессодержательное[28]. В настоящее время понятие «количество вещества» применяется, но имеет совершенно другой смысл.

Долгое время одним из главных законов природы считался закон сохранения массы. Однако в XX веке выяснилось, что этот закон является ограниченным вариантом закона сохранения энергии и во многих ситуациях не соблюдается.

Обобщения понятия массы

Прямые обобщения понятия массы включают в себя такие тензорные характеристики, как момент инерции, и такие показатели свойств системы «тело плюс среда», как массовое водоизмещение, присоединённая масса и эффективная масса, используемые в гидростатике, гидродинамике и квантовой теории.

Например, введение так называемой эффективной массы позволяет учесть взаимодействие электрона (или дырки) с периодическим электромагнитным полем кристаллической решетки в полупроводнике, что необходимо для корректного квантовомеханического описания движения носителей заряда.

ru.wikipedia.org

Определение веса (массы) и состава тела

Взвешиваниедолжно проводиться на десятичных медицинских весах с точностью до 50 г, пользоваться пружинными весами из-за их больших погрешностей не рекомендуется. Весы перед проведением исследований должны быть выверены. Производится это следующим образом: малая и большая гири устанавливаются на ноль, открывается стопорящая движения коромысла планка — клюв коромысла должен при правильно отрегулированных весах остановиться напротив клюва отсчета. В том случае, если клюв коромысла останавливается выше или ниже отсчетного, надо балансировочными грузами, расположенными в левой половине коромысла, поворачивая их вправо или влево, отрегулировать весы. После этого можно проводить взвешивание, желательно в утренние часы, натощак.

Состав тела человека наиболее полно выражает характер обмена веществ, а также позволяет судить о соотношении жировой, мышечной и костной масс и жидкости. Он зависит от пола, возраста, перенесенных заболеваний, от уровня питания, специализации, квалификации, степени тренированности. Контроль за изменениями общего веса тела недостаточен для оценки влияния систематической тренировки на состав тела спортсмена. Необходимо установить в каждом конкретном случае, за счет каких составных частей изменяется вес.

Под составом тела понимается количественное (выраженное в процентах или кг) или качественное (выраженное в баллах) соотношение метаболически активных и малоактивных тканей. Метаболически активные ткани — это мышечная и костная ткани, нервная ткань, ткани внутренних органов. Малоактивная ткань - подкожный и внутренний жир, составляющий энергетический запас организма. Активные ткани объединяются под названием "тощая ткань", или "обезжиренная масса тела". Состав тела позволяет более точно определить соматический компонент конституции данного индивидуума.


При определении количества жира наиболее распространена формула Я. Матейки:

где D — общее количество жира в кг; d — средняя толщина под­кожной жировой клетчатки в мм; S — поверхность тела в см2; к — эм­пирическая константа 0,13. Средняя толщина жировой клетчатки вместе с кожей составляет:

где d — средняя толщина жировой клетчатки; d1 — толщина жировой клетчатки на плече спереди, d2 — на плече сзади, d3 — на предплечье, d4 — на спине, d5 — на бедре, d6 — на голени, d7 — на животе.

Метод применим для лиц старше 16 лет.

Процентное соодержание жира в массе тела определяется сле­дующим образом:

где D — вес жира в кг, W — вес тела в кг

При определении мышечной массы в настоящее время широко используется методика Я. Матейко (1921). Недостаток — введена константа, единая для всех возрастных групп. Формула выглядит следующим образом:

M = L х г2 х к,

где M - мышечная масса в кг; L — длина тела в см; г - средний радиус плеча (п), предплечья (п п), бедра (бе), голени (го) (без жира); к — константа 6,5.


Behnke (1959) предлагает вместо расчета мышечной массы пользоваться расчетом "тощей массы":

где h — длина тела; R — радиус обезжиренной массы, равный сумме семи размеров — акромиальный диаметр, тазогребневый диаметр, поперечный размер грудной клетки, вертикальный размер грудной клетки, ширина двух сомкнутых колен, обхват дистальных частей голени и предплечья. Формулу можно записать:


где 181 - константа.
Рис. 3. Металлический антропометр Мартина (1928)

studopedia.ru

Чем отличается масса от веса?

В чем разница между массой и весом?

Максим костенко

Представьте гирю, подвешенную на верёвке к потолку контейнера.

Вес:

Усилие, которое нужно приложить, чтобы приподнять эту гирю (чтобы она уже не висела на верёвке - чтобы верёвка провисала) - это усилие говорит о весе гири и вес может быть разным:

если контейнер стоит на Земле - это усилие одно,

если контейнер на Луне - усилие меньше (вес гири меньше),

если контейнер стоит на Солнце (ну допустим) - то вес гири больше.

Масса:

Усилие, которое нужно приложить, чтобы раскачать гирю висящую в контейнере как маятник - это усилие говорит о массе гири и масса – всегда одинакова, вне зависимости стоит контейнер на Земле, на Луне или на Солнце – усилие для «раскачки» всегда придётся приложить одинаковое.

Alex76

Вес измеряется в ньтонах , а масса в килограммах.Масса определяет количество вещества а вес - это сила с которой предмет давит на опору.Вес зависит от гравитации.Значит например вес ракеты будет разный на разных планетах.А масса не изменится.

Lady v

Вес - это сила, а вот масса силой не является. Вес тела определяется по той силе с которой он давит на опору - на поверхности земли вес у одного предмета один, на высоте - другой, а в космосе этот предмет практически ничего не весит и не давит на скажем перегородки космического корабля. Однако при этом масса этого предмета совершенно не меняется. Ведь масса - это скорее количество вещества в теле, а оно остается постоянным. Масса определяет инерционные и гравитационные свойства предмета, например силу взаимного притяжения. Интересный пример, например Земля, очень массивный предмет в чем легко убедится просто подпрыгнув - она с силой притянет вас обратно, и в то же время Земля находится в невесомости, не давит ни на какую опору, а следовательно ничего не весит.

Николай л

Вес - это сила скоторой тела притягиваются к Земле. Одно и то же тело в разных географических точках притягивается к Земле по разному, т.е. вес немного меняется. Масса более точно характеризует тело. Самое простое определение массы - мера инертности. Формула связывающая вес и массу: Q = m.g

Ktotama

Вес и масса тела, эти два понятия переплетены друг с другом, но их не стоит путать. Формула веса - Р = mg, где Р - вес тела, m - его масса, g - ускорение (сила притяжения). Из формулы понятно, что вес это векторная величина, а масса скалярная (то есть не имеет направления). Масса тела - это количественная характеристика тела. Вес же показывает силу, с которой объект давит на свою опору. Вес тела можно изменять, если изменить его составляющую g - та же самая гравитация. Выходит, что вес на разных объектах (планетах) у одного и того же тела - тоже разный. Чем больше сила притяжения, тем больше вес тела. Масса же величина неизменная.

Mrbonanza

Вес это сила измеряемая в ньютонах, масса это мера вещества которая может быть измерена в киллограмах, вес возникает в поле силы тяжести либо притяжения, если нет силы тяжести и силы притяжения вес может отсутствовать, не проявляться. Масса может обрести вес если придать ей скорость.

Стэлс

Масса это самостоятельно существующая характеристика объекта.

Вес это сила приложенная объектом находящемся в покое на опору на которой он находится его собственной массой.

Вес зависим от массы и силы гравитации. Чем больше масса, тем больше вес. Но при той же массе, но иной силе гравитации, вес будет другим.

Ланта

Вес и масса это разные понятия, так вес это та сила с которой тело воздействует на опору. А вот масса это величина, которая измеряется в килограммах или граммах, тоннах, это количество вещества, которое находится в каком то определенном теле.

Vvm

Масса и вес - совершенно разные понятия. Масса - это характеристика вещества, определяющая её инерционные и (или) гравитационные свойства. Весом же можно назвать силу, действующую от (из) вещества на какую - нить опору или подвес.

Владсандрович

Вес, это всегда сила статичная, но для того что бы ее преодолеть, то или иное тело, необходимо поднять, а масса и ее сила, напротив проверяется в динамике и на скорости, когда ее сила, ударяется в статичный предмет.

bolshoyvopros.ru

Читайте также