Ano ang pisikal na kahulugan ng timbang ng katawan. Masa (pisikal na dami). Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Masa (pisikal na dami) Timbang, pisikal na bilang, isa sa mga pangunahing katangian ng bagay, na tinutukoy ang mga inertial at gravitational na katangian nito. Alinsunod dito, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng inert na materyal at gravitational na materyal (mabigat, gravitating).

Ang konsepto ng magnetism ay ipinakilala sa mekanikal na mekanika. Newton. Sa klasikal na mekanika ni Newton, ang M. ay kasama sa kahulugan ng momentum ( momentum) katawan: ang momentum p ay proporsyonal sa bilis ng paggalaw ng katawan v,

p = mv.

Ang koepisyent ng proporsyonalidad - isang pare-parehong halaga m para sa isang partikular na katawan - ay ang M ng katawan. Ang katumbas na kahulugan ng magnetism ay nakuha mula sa equation of motion ng classical mechanics

f = ma.

Dito ang M ay ang koepisyent ng proporsyonalidad sa pagitan ng puwersa f na kumikilos sa katawan at ang acceleration ng katawan na dulot nito. Ang masa na tinukoy ng mga relasyon (1) at (2) ay tinatawag na inertial mass, o inertial mass; ito ay nagpapakilala sa mga dynamic na katangian ng katawan, ay isang sukatan ng pagkawalang-kilos ng katawan: kapag patuloy na puwersa Kung mas malaki ang M ng isang katawan, mas kaunting acceleration ang nakukuha nito, ibig sabihin, mas mabagal ang pagbabago ng estado ng paggalaw nito (mas malaki ang inertia nito).

Kumikilos sa iba't ibang katawan ang parehong puwersa at pagsukat ng kanilang mga acceleration, matutukoy natin ang M ratio ng mga katawan na ito: m 1 : m 2 : m 3 ... = a 1 : a 2 : a 3 ...; kung ang isa sa M. ay kinuha bilang isang yunit ng pagsukat, ang M. ng mga natitirang katawan ay matatagpuan.

Sa teorya ng grabidad ni Newton, lumilitaw ang magnetism sa ibang anyo - bilang pinagmumulan ng gravitational field. Ang bawat katawan ay lumilikha ng isang gravitational field na proporsyonal sa magnetism ng katawan (at naiimpluwensyahan ng gravitational field na nilikha ng ibang mga katawan, ang lakas nito ay proporsyonal din sa magnetism ng katawan). Ang patlang na ito ay nagiging sanhi ng pagkahumaling ng anumang iba pang katawan patungo ibinigay na katawan na may natukoy na puwersa Batas ng grabitasyon ni Newton:

kung saan ang r ay ang distansya sa pagitan ng mga katawan, ang G ay ang unibersal pare-pareho ang gravitational, isang m 1 at m 2 ‒ M. pang-akit ng mga katawan. Mula sa formula (3) madaling makuha ang formula para sa timbang P ng katawan ng mass m sa gravitational field ng Earth:

P = m g.

Dito g = G M / r 2 - acceleration libreng pagkahulog sa gravitational field ng Earth, at r » R – ang radius ng Earth. Ang masa na tinutukoy ng mga relasyon (3) at (4) ay tinatawag na gravitational mass ng katawan.

Sa prinsipyo, hindi ito sumusunod mula sa kahit saan na ang magnetism, na lumilikha ng isang gravitational field, ay tumutukoy din sa inertia ng parehong katawan. Gayunpaman, ipinakita ng karanasan na ang inertial magnetism at gravitational magnetism ay proporsyonal sa isa't isa (at kapag karaniwang pagpipilian ang mga yunit ng pagsukat ay katumbas ng bilang). Ang pangunahing batas ng kalikasan na ito ay tinatawag na prinsipyo ng equivalence. Ang pagtuklas nito ay nauugnay sa pangalan ni G. Galilea, na nagtatag na ang lahat ng mga katawan sa Earth ay bumagsak na may parehong acceleration. A. Einstein inilatag ang prinsipyong ito (na binuo niya sa unang pagkakataon) bilang batayan pangkalahatang teorya relativity (tingnan Grabidad). Ang prinsipyo ng equivalence ay naitatag sa eksperimentong may napakataas na katumpakan. Sa unang pagkakataon (1890–1906), isang katumpakan na pag-verify ng pagkakapantay-pantay ng inertial at gravitational magnetism ay isinagawa ni L. Eotvos, na natagpuan na ang M. ay nag-tutugma sa isang error na ~ 10-8. Noong 1959–64, binawasan ng mga Amerikanong pisiko na sina R. Dicke, R. Krotkov at P. Roll ang error sa 10-11, at noong 1971 ang mga pisikong Sobyet na sina V.B. Braginsky at V.I. Panov - sa 10-12.

Ang prinsipyo ng equivalence ay nagpapahintulot sa amin na pinaka-natural na matukoy ang masa ng katawan pagtimbang.

Sa una, ang M. ay isinasaalang-alang (halimbawa, ni Newton) bilang isang sukatan ng dami ng isang sangkap. Ang kahulugan na ito ay may malinaw na kahulugan para lamang sa paghahambing ng mga homogenous na katawan na binuo mula sa parehong materyal. Binibigyang-diin nito ang additivity ng M. - Ang M. ng isang katawan ay katumbas ng kabuuan ng M. ng mga bahagi nito. Ang dami ng isang homogenous na katawan ay proporsyonal sa dami nito, kaya maaari nating ipakilala ang konsepto densidad- M unit ng dami ng katawan.

Sa klasikal na pisika, pinaniniwalaan na ang magnetismo ng isang katawan ay hindi nagbabago sa anumang proseso. Ito ay tumutugma sa batas ng konserbasyon ng bagay (matter), na natuklasan ni M.V. Lomonosov at A.L. Lavoisier. Sa partikular, ang batas na ito ay nakasaad na sa alinman kemikal na reaksyon ang kabuuan ng M ng mga unang bahagi ay katumbas ng kabuuan ng M ng mga panghuling sangkap.

Ang konsepto ng M. ay nakakuha ng higit pa malalim na kahulugan sa mechanics special. A. Ang teorya ng relativity ni Einstein (tingnan Teorya ng relativity), na isinasaalang-alang ang paggalaw ng mga katawan (o mga particle) sa napakataas na bilis - maihahambing sa bilis ng liwanag na may » 3×1010 cm/sec. Sa bagong mechanics - tinatawag itong relativistic mechanics - ang ugnayan sa pagitan ng momentum at velocity ng isang particle ay ibinibigay ng kaugnayan:

Sa mababang bilis (v<< с ) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р = mv . Поэтому величину m 0 называют массой покоя, а М. движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэфф. пропорциональности между р и v :

Sa isip, sa partikular, ang formula na ito, sinasabi nila na ang magnetism ng isang particle (katawan) ay tumataas sa pagtaas ng bilis nito. Ang ganitong relativistic na pagtaas sa magnetism ng isang particle habang tumataas ang bilis nito ay dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo. mga sisingilin na particle accelerators mataas na enerhiya. Ang natitirang paggalaw m 0 (ang paggalaw sa reference frame na nauugnay sa particle) ay ang pinakamahalagang panloob na katangian ng particle. Ang lahat ng elementarya na particle ay may mahigpit na tinukoy na mga halaga ng m 0 na likas sa isang partikular na uri ng particle.

Dapat tandaan na sa relativistic mechanics, ang kahulugan ng magnetism mula sa equation of motion (2) ay hindi katumbas ng depinisyon ng magnetism bilang isang koepisyent ng proporsyonalidad sa pagitan ng momentum at velocity ng isang particle, dahil ang acceleration ay tumigil na maging parallel. sa puwersa na naging sanhi nito at ang magnetism ay lumalabas na nakasalalay sa direksyon ng bilis ng particle.

Ayon sa teorya ng relativity, ang magnetism ng isang particle m ay nauugnay sa enerhiya nito E sa pamamagitan ng kaugnayan:

Tinutukoy ng enerhiya ng pahinga ang panloob na enerhiya ng isang particle - ang tinatawag na enerhiya ng pahinga E 0 = m 0 c 2 . Kaya, ang enerhiya ay palaging nauugnay sa M. (at vice versa). Samakatuwid, walang hiwalay (tulad ng sa klasikal na pisika) batas ng konserbasyon ng magnetism at batas ng konserbasyon ng enerhiya; sila ay pinagsama sa isang solong batas ng konserbasyon ng kabuuang (iyon ay, kabilang ang natitirang enerhiya ng mga particle) na enerhiya. Ang isang tinatayang paghahati sa batas ng konserbasyon ng enerhiya at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay posible lamang sa klasikal na pisika, kapag ang mga bilis ng butil ay maliit (v<< с ) и не происходят процессы превращения частиц.

Sa relativistic mechanics, ang magnetism ay hindi isang additive na katangian ng isang katawan. Kapag ang dalawang particle ay nagsama-sama upang bumuo ng isang compound na matatag na estado, ang isang labis na enerhiya ay inilabas (katumbas ng nagbubuklod na mga enerhiya) DE, na tumutugma sa M. Dm = DE/s 2 . Samakatuwid, ang M ng isang composite particle ay mas mababa sa kabuuan ng M ng mga constituent particle nito sa halagang DE/c 2 (tinatawag na masa depekto). Ang epektong ito ay lalo na binibigkas sa mga reaksyong nuklear. Halimbawa, ang M. ng isang deuteron (d) ay mas mababa sa kabuuan ng M. ng isang proton (p) at isang neutron (n); depekto M. Ang Dm ay nauugnay sa enerhiya E g ng gamma quantum (g) na nilikha sa panahon ng pagbuo ng isang deuteron: p + n ® d + g, E g = Dm c 2 . Ang isang depekto sa metal na nangyayari sa panahon ng pagbuo ng isang compound particle ay sumasalamin sa organikong koneksyon sa pagitan ng metal at enerhiya.

Ang yunit ng M sa sistema ng mga yunit ng GHS ay gramo, at sa Internasyonal na Sistema ng mga Yunit SI ‒ kilo. Ang M. ng mga atomo at molekula ay karaniwang sinusukat sa mga yunit ng atomic mass. Nakaugalian na ipahayag ang M ng elementarya na mga particle alinman sa M ​​electron units m e o sa mga yunit ng enerhiya, na nagpapahiwatig ng natitirang enerhiya ng kaukulang particle. Kaya, ang M ng isang electron ay 0.511 MeV, ang M ng isang proton ay 1836.1 m e, o 938.2 MeV, atbp.

Ang kalikasan ng M. ay isa sa pinakamahalagang hindi nalutas na mga problema ng modernong pisika. Karaniwang tinatanggap na ang magnetism ng elementary particle ay tinutukoy ng mga field na nauugnay dito (electromagnetic, nuclear, at iba pa). Gayunpaman, ang isang quantitative theory ng matematika ay hindi pa nagagawa. Wala ring teorya na nagpapaliwanag kung bakit ang mga molekula ng elementarya na mga particle ay bumubuo ng isang discrete spectrum ng mga halaga, lalo na ang isa na ginagawang posible upang matukoy ang spectrum na ito.

Sa astrophysics, ang magnetism ng isang katawan na lumilikha ng isang gravitational field ay tinutukoy ng tinatawag na gravitational radius katawan R gr = 2GM/s 2 . Dahil sa gravitational attraction, walang radiation, kabilang ang liwanag, ang makakatakas sa labas ng ibabaw ng isang katawan na may radius R £ R gr. Ang mga bituin na ganito ang laki ay hindi makikita; kaya sila tinawag" black hole" Ang ganitong mga celestial body ay dapat gumanap ng isang mahalagang papel sa Uniberso.

Lit.: Jammer M., The concept of mass in classical and modern physics, translation from English, M., 1967; Khaikin S.E., mga pisikal na pundasyon ng mekanika, M., 1963; Elementary textbook of physics, inedit ni G. S. Landsberg, 7th ed., vol. 1, M., 1971.

Oo. A. Smorodinsky.


Great Soviet Encyclopedia. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. 1969-1978 .

Tingnan kung ano ang "Misa (pisikal na dami)" sa iba pang mga diksyunaryo:

    - (lat. masa, lit. bukol, bukol, piraso), pisikal. laki, isa sa mga pangunahing character sa matter, na tinutukoy ang inertial at gravitational properties nito. St. Va. Ang konsepto ng "M." ay ipinakilala sa mechanics ni I. Newton sa pagtukoy ng momentum (rate ng paggalaw) ng isang katawan, ang impulse p ay proporsyonal... ... Pisikal na encyclopedia

    - (lat. masa). 1) ang dami ng sangkap sa isang bagay, anuman ang hugis; katawan, bagay. 2) sa hostel: isang makabuluhang halaga ng isang bagay. Diksyunaryo ng mga banyagang salita na kasama sa wikang Ruso. Chudinov A.N., 1910. MASS 1) sa pisika, dami... ... Diksyunaryo ng mga banyagang salita ng wikang Ruso

    - – 1) sa natural na pang-agham na kahulugan, ang dami ng sangkap na nakapaloob sa katawan; ang paglaban ng isang katawan sa isang pagbabago sa paggalaw nito (inertia) ay tinatawag na inertial mass; Ang pisikal na yunit ng masa ay ang inert mass ng 1 cm3 ng tubig, na 1 g (gram... ... Philosophical Encyclopedia

    TIMBANG- (sa karaniwang mga termino), ang dami ng sangkap na nakapaloob sa isang partikular na katawan; ang eksaktong kahulugan ay sumusunod mula sa mga pangunahing batas ng mekanika. Ayon sa ikalawang batas ni Newton, "ang pagbabago sa paggalaw ay proporsyonal sa kumikilos na puwersa at may... ... Great Medical Encyclopedia

    Phys. halaga na nagpapakilala sa dinamika St. Va Tepa. Ang I.m. ay kasama sa pangalawang batas ni Newton (at, samakatuwid, ay isang sukatan ng inertia ng isang katawan). Katumbas ng gravity masa (tingnan ang MISA). Pisikal na encyclopedic na diksyunaryo. M.: Encyclopedia ng Sobyet. Editor-in-Chief A... Pisikal na encyclopedia

    - (mabigat na masa), pisikal. isang dami na nagpapakilala sa estado ng isang katawan bilang pinagmumulan ng grabidad; katumbas ng inertial mass. (tingnan ang TIMBANG). Pisikal na encyclopedic na diksyunaryo. M.: Encyclopedia ng Sobyet. Editor-in-chief A. M. Prokhorov. 1983 ... Pisikal na encyclopedia

    Phys. isang halaga na katumbas ng ratio ng masa sa dami sa va. Yunit M. m. (sa SI) kg/mol. M = m/n, kung saan M M. m. sa kg/mol, m mass sa VA sa kg, n dami sa VA sa mga moles. Numerical value ng M. m., express. sa kg/mol, katumbas. molekular na timbang na hinati sa... Malaking Encyclopedic Polytechnic Dictionary - laki, mga katangian ng pisika. mga bagay o phenomena ng materyal na mundo, karaniwan sa maraming bagay o phenomena sa mga katangian. may kaugnayan, ngunit indibidwal sa dami. paggalang sa bawat isa sa kanila. Halimbawa, masa, haba, lugar, dami, puwersang elektrikal. kasalukuyang F... Malaking Encyclopedic Polytechnic Dictionary

TUNGKOL SA PISIKAL NA KAHALAGAHAN NG MISA

Brusin S.D., Brusin L.D.

[email protected]

anotasyon. Ang pisikal na kakanyahan ng masa na ibinigay ni Newton ay ipinaliwanag, at ipinakita na sa modernong mga aklat-aralin ang pisikal na kakanyahan ng masa ay binaluktot.

Parameter timbang unang ipinakilala ni Newton at binabalangkas tulad ng sumusunod: "Ang dami ng bagay (mass) ay isang sukat nito, na itinatag ayon sa proporsyon sa density at dami nito". Ang halaga ng isang sangkap ay dating natukoy sa pamamagitan ng pagtimbang nito. Gayunpaman, alam, halimbawa, na ang parehong piraso ng ginto ay mas tumitimbang sa poste kaysa sa ekwador. Samakatuwid, ang pagpapakilala ng isang simpleng parameter na malinaw na tumutukoy sa dami ng bagay (substansya) sa katawan ay ang pinakamalaking merito ng henyo ni Newton. Pinayagan nito bumalangkas ng mga batas ng paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga katawan.

Una, binigay ni Newton ang kahulugan ng momentum ng isang katawan bilang proporsyonal sa dami ng bagay (mass) ng katawan, at pagkatapos ay binigay ang kahulugan ng pagkawalang-galaw ng katawan (na nagpapahiwatig ng proporsyonalidad nito sa masa ng katawan) sa sumusunod na pormulasyon: " Ang Katutubong Kapangyarihan ng Materya mayroong isang likas na kakayahan ng paglaban, kung saan ang anumang indibidwal na katawan, dahil ito ay naiwan sa sarili nito, ay nagpapanatili ng kanyang estado ng pahinga o pare-parehong rectilinear na paggalaw. Ang kahulugang ito ang naging batayan ng unang batas ni Newton. Magpapansin tayo na ang inertia ng isang katawan ay isang pag-aari ng bagay na nailalarawan sa masa ng katawan.

Alinsunod sa batas ni Newton II, ang dami ng bagay (mass) ng isang katawan ay nakakaapekto sa pagbilis na natanggap ng katawan sa ilalim ng parehong puwersa, at alinsunod sa batas ni Newton ng unibersal na grabitasyon, ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa isa't isa na may puwersa na ay direktang proporsyonal sa produkto ng masa (ang dami ng bagay) tel; ang mga puwersang ito ay tinatawag na gravitational forces. Ang batas na ito ay ipinakita sa eksperimento para sa anumang mga katawan ni Cavendish. Kaya, ang parehong masa ng katawan ay may gravitational at inertial properties (ayon sa pagpapahayag ni Newton, ito ay dahil sa Vipinanganak sa pamamagitan ng puwersa ng bagay).

Sa modernong agham, ang sumusunod na kahulugan ng masa ay ibinigay: "Ang masa ng isang katawan ay isang pisikal na dami na isang sukatan ng mga inertial at gravitational na katangian nito." Hindi natin alam kung sino at bakit kailangan na baluktutin ang malalim at simpleng pisikal na kahulugan ng konsepto ng masa na ibinigay ni Newton (ang masa ay hindi sukatan ng mga inertial na katangian ng isang katawan, ngunit ang mga inertial na katangian ng isang katawan ay tinutukoy ng masa nito. ). Ang mga mananalaysay ng agham ay dapat makipagbuno sa mahalagang isyung ito. Ang pagbaluktot ng pisikal na kakanyahan ng masa ay humantong sa mga sumusunod:

1. Lumitaw ang mga konsepto inert mass At gravitational mass, at kinailangan ng malaking pagsisikap at maraming eksperimento ng Eotvos upang patunayan ang pagkakapantay-pantay ng inertial at gravitational na masa, bagaman ang kahulugan ng masa na ibinigay ni Newton ay malinaw na nagpapakita na mayroong isang masa, ngunit mayroon itong inertial at gravitational properties.

2. Sa isang hindi tamang pag-unawa sa pisikal na kakanyahan ng mga parameter na nauugnay sa isang hindi tamang pag-unawa sa masa. Halimbawa, ang kakanyahan ng density ng isang katawan ay hindi ang halaga ng pagkawalang-galaw sa bawat dami ng yunit, ngunit ang dami ng bagay (substansya) bawat dami ng yunit.

Ang isang maling pag-unawa sa pisikal na kakanyahan ng misa ay ibinibigay sa lahat ng mga aklat-aralin, kabilang ang paaralan at mali ang pagkaunawa ng nakababatang henerasyon sa pisikal na kakanyahan ng masa. kaya lang ang sitwasyong ito ay dapat itama sa pamamagitan ng pagpapasok sa lahat ng mga aklat-aralin ang kahulugan sa itaas ng masa na ibinigay ni Newton

Panitikan:

1. Newton, I. "Mga prinsipyo sa matematika ng natural na pilosopiya",

M., “Science”, 1989, p. 22

2. Ibid., p. 25

3. Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Handbook of Physics, M. "Nauka", 1974, p. 36

  • 13. Ang batas ng konserbasyon ng angular momentum ng isang materyal na punto at isang sistema ng mga materyal na punto.
  • 14. Sandali ng pagkawalang-galaw na nauugnay sa isang nakapirming axis ng pag-ikot. Teorama ni Steiner. Kinetic energy ng isang umiikot na katawan. Sandali ng pagkawalang-galaw ng isang manipis na baras. Trabaho at kapangyarihan sa panahon ng pag-ikot ng isang matibay na katawan.
  • 15. Mga pagbabagong-anyo ng Galilea. Ang mekanikal na prinsipyo ng relativity. Espesyal at pangkalahatang teorya ng relativity. Ang prinsipyo ng equivalence.
  • 16. Postulates ng espesyal na teorya ng relativity. Mga pagbabago sa Lorentz.
  • 28. Ibabaw ng alon. Kaway sa harap. Spherical wave. Lumalabo na mga alon. alon ng eroplano. Bilis ng phase at pagpapakalat ng alon.
  • 29. Enerhiya ng alon. Densidad ng enerhiya. Average na daloy. Densidad ng pagkilos ng bagay. Vector Umov.
  • 30. Ang prinsipyo ng wave superposition. Panghihimasok ng alon. Pagkakaugnay-ugnay. Ang standing wave equation at ang pagsusuri nito.
  • 32. Eksperimental na pagpapatunay ng wave-particle duality ng matter. Ang formula ni De Broglie. Pang-eksperimentong pagkumpirma ng hypothesis ni de Broglie.
  • 33. Pag-andar ng alon at ang pisikal na kahulugan nito. Oras at nakatigil na mga equation ng Schrödinger. Mga nakatigil na estado. Mga eigenfunction at eigenvalues.
  • 34. Kaugnayang walang katiyakan. Mga limitasyon ng mekanikal na determinismo.
  • 35. Libreng butil. Particle sa isang one-dimensional na potensyal na balon. Quantization ng particle energy at momentum. Ang prinsipyo ng pagsusulatan ni Bohr.
  • 36. Quantum harmonic oscillator. Impluwensya ng potensyal na mga parameter ng balon sa dami ng enerhiya. Epekto ng lagusan.
  • 37. Paraan ng pananaliksik na istatistika. Derivation ng equation ng molecular kinetic theory ng mga gas para sa pressure. Average na kinetic energy ng mga molekula.
  • 39. Batas ni Maxwell para sa pamamahagi ng mga ideal na particle ng gas ayon sa bilis at enerhiya ng thermal motion. Pisikal na kahulugan ng function ng pamamahagi. Mga bilis ng katangian.
  • 46. ​​Paglalapat ng unang batas ng thermodynamics sa isoprocesses at adiabatic na proseso sa isang ideal na gas. Depende sa kapasidad ng init ng isang perpektong gas sa uri ng proseso.
  • 47. Nababaligtad at hindi maibabalik na mga proseso. Pabilog na proseso. Carnot cycle at ang kahusayan nito Para sa isang perpektong gas. Mga thermal machine.
  • 48. Pangalawang batas ng thermodynamics. Entropy. Entropy ng isang perpektong gas.
  • 49. Istatistikong interpretasyon ng ikalawang batas ng thermodynamics.
  • 50. Mga totoong gas. Mga paglihis ng mga batas ng mga totoong gas mula sa mga batas para sa mga ideal na gas. Mga puwersa at potensyal na enerhiya ng intermolecular na pakikipag-ugnayan. Van der Waals equation.
  • 51. Isotherms ng totoong gas. karanasan ni Andrew. Mga kritikal na parameter.
  • 52. Panloob na enerhiya ng totoong gas. Epekto ng Joule-Thomson.
  • 53. Mga phase transition ng una at pangalawang order.
  • 54. Mga klasikal na ideya tungkol sa kapasidad ng init ng mga solido. Teorya ni Einstein. Teorya ni Debye.
  • 55. Ang konsepto ng phonon. Mga istatistika ng phonon gas. Densidad ng mga estado.
  • 57. Mga istatistika ng Fermi-Dirac at Bose-Einstein. Mga fermion at boson. Quantum number. Iikot ng elektron. Ang prinsipyo ng hindi pagkakakilanlan ng magkaparehong mga particle. Prinsipyo ni Pauli.
  • Mga pangunahing isyu ng kurikulum ng pisika (1 semestre)

    1. Pagmomodelo sa pisika at teknolohiya. Mga modelong pisikal at matematika. Ang problema ng katumpakan sa pagmomodelo.

    Upang ilarawan ang paggalaw ng mga katawan, depende sa mga kondisyon ng mga tiyak na gawain, iba't ibang mga pisikal na modelo ang ginagamit. Walang pisikal na problema ang maaaring malutas ng ganap na tumpak. Palaging makakuha ng tinatayang halaga.

    2. Kilusang mekanikal. Mga uri ng mekanikal na paggalaw. Materyal na punto. Sistema ng sanggunian. Average na bilis. Mabilis na bilis. Average na acceleration. Instant acceleration. Bilis at acceleration ng isang materyal na punto bilang mga derivatives ng radius vector na may paggalang sa oras.

    Mekanikal na paggalaw - isang pagbabago sa posisyon ng mga katawan (o mga bahagi ng katawan) na may kaugnayan sa bawat isa sa espasyo sa paglipas ng panahon.

    Mga uri ng mekanikal na paggalaw: pagsasalin at rotational.

    Materyal na punto - isang katawan na ang mga sukat ay maaaring mapabayaan sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon.

    Sistema ng sanggunian - isang set ng mga coordinate system at orasan.

    Average na bilis -

    Agad na bilis -

    Average at instantaneous acceleration -

    3. Curvature at radius ng curvature ng trajectory. Normal at tangential acceleration. Angular velocity at angular acceleration bilang isang vector. Relasyon sa pagitan ng angular velocity at angular acceleration na may linear velocities at accelerations ng mga punto ng umiikot na katawan.

    Curvature – antas ng curvature ng flat curve. Ang kapalit ng curvature - radius ng curvature.

    Normal na acceleration:

    Tangential acceleration:

    Angular na bilis:

    Angular acceleration:

    Koneksyon:

    4. Ang konsepto ng masa at puwersa. Mga batas ni Newton. Mga inertial na sistema ng sanggunian. Puwersa kapag ang isang materyal na punto ay gumagalaw sa isang hubog na landas.

    Timbang - isang pisikal na dami na isa sa mga pangunahing katangian ng bagay, na tinutukoy ang mga inertial at gravitational na katangian nito.

    Puwersa - isang vector physical quantity na isang sukatan ng intensity ng impluwensya ng ibang mga katawan, pati na rin ang mga field, sa isang partikular na katawan.


    Mga batas ni Newton:

    1. May mga ganitong sistema ng sanggunian na may kaugnayan sa kung saan ang mga katawan na gumagalaw sa pagsasalin ay nagpapanatili ng kanilang bilis na pare-pareho kung hindi sila kikilos ng ibang mga katawan o ang pagkilos ng mga katawan na ito ay nabayaran. Ang nasabing CO - inertial.

    2. Ang acceleration na nakukuha ng katawan ay direktang proporsyonal sa resulta ng lahat ng pwersang kumikilos sa katawan, at inversely proportional sa masa ng katawan:

    3. Ang mga puwersa kung saan kumikilos ang mga katawan sa isa't isa ay may parehong kalikasan, pantay sa magnitude at direksyon sa isang tuwid na linya sa magkasalungat na direksyon:

    5. Sentro ng masa ng isang mekanikal na sistema at ang batas ng paggalaw nito.

    Sentro ng misa - isang haka-haka na punto C, ang posisyon kung saan nailalarawan ang pamamahagi ng masa ng sistemang ito.

    6. Simbuyo ng damdamin. Nakahiwalay na sistema. Panlabas at panloob na pwersa. Ang batas ng konserbasyon ng momentum at ang koneksyon nito sa homogeneity ng espasyo.

    Impulse – dami ng paggalaw, na katumbas ng

    Nakahiwalay na sistema - isang mekanikal na sistema ng mga katawan na hindi kumikilos sa pamamagitan ng mga panlabas na puwersa.

    Mga kapangyarihan ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga materyal na punto ng isang mekanikal na sistema ay tinatawag panloob.

    lakas, kung saan ang mga panlabas na katawan ay kumikilos sa mga materyal na punto ng sistema ay tinatawag panlabas.

    Ang momentum ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon:

    7. Paggalaw ng isang katawan na may variable na masa. Pagpapaandar ng jet. Meshchersky equation. Tsiolkovsky equation.

    Ang paggalaw ng ilang mga katawan ay sinamahan ng isang pagbabago sa kanilang masa, halimbawa, ang masa ng isang rocket ay bumababa dahil sa pag-agos ng mga gas na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng gasolina.

    Reaktibong puwersa - isang puwersa na lumitaw bilang isang resulta ng pagkilos ng isang nakakabit (o nakahiwalay) na masa sa isang partikular na katawan.

    Meshchersky equation:

    Tsiolkovsky equation: ,Saan At- ang bilis ng daloy ng gas na may kaugnayan sa rocket.

    8. Enerhiya. Mga uri ng enerhiya. Ang gawain ng puwersa at pagpapahayag nito sa pamamagitan ng isang curvilinear integral. Kinetic energy ng isang mekanikal na sistema at ang kaugnayan nito sa gawain ng panlabas at panloob na pwersa na inilapat sa system. kapangyarihan. Mga yunit ng trabaho at kapangyarihan.

    Enerhiya- isang unibersal na sukatan ng iba't ibang anyo ng paggalaw at pakikipag-ugnayan. Ang iba't ibang anyo ng enerhiya ay nauugnay sa iba't ibang anyo ng paggalaw ng bagay: mekanikal, thermal, electromagnetic, nuclear, atbp.

    Trabaho ng puwersa:


    kapangyarihan:

    Yunit ng trabaho- joule (J): 1 J ay ang gawaing ginawa sa pamamagitan ng puwersa na 1 N kasama ang landas na 1 m (1 J = 1 N m).

    Yunit ng kapangyarihan -watt (W): 1 W ang kapangyarihan kung saan isinasagawa ang 1 J ng trabaho sa loob ng 1 s (1 W = 1 J/s).

    9. Konserbatibo at di-konserbatibong pwersa. Potensyal na enerhiya sa isang pare-pareho at gitnang larangan ng gravitational. Potensyal na enerhiya ng isang elasticly deformed spring.

    Konserbatibong pwersa - lahat ng pwersa na kumikilos sa particle mula sa gitnang larangan: nababanat, gravitational at iba pa. Ang lahat ng pwersa na hindi konserbatibo ay hindi konserbatibo: pwersa ng alitan.

    10. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya at ang koneksyon nito sa pagkakapareho ng oras. Batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya. Pagkawala ng enerhiya. Mga pwersang nagpapawalang-bisa.

    Batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya: V sistema ng mga katawan kung saan lamang konserbatibo pwersa, ang kabuuang mekanikal na enerhiya ay natipid, ibig sabihin, ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon.

    Ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay nauugnay sa homogeneity ng oras. Ang homogeneity ng oras ay ipinakikita sa katotohanan na ang mga pisikal na batas ay invariant na may paggalang sa pagpili ng time reference point.

    Pagkawala ng enerhiya - Ang mekanikal na enerhiya ay unti-unting nababawasan sa pamamagitan ng conversion sa iba pang (di-mekanikal) na anyo ng enerhiya.

    Mga pwersang nagpapawalang-bisa- pwersa, kapag kumikilos sa isang mekanikal na sistema, ang kabuuang mekanikal na enerhiya nito ay bumababa.

    Kahulugan

    Sa Newtonian mechanics, ang masa ng isang katawan ay isang scalar physical quantity, na isang sukatan ng mga inertial properties nito at isang source ng gravitational interaction. Sa klasikal na pisika, ang masa ay palaging isang positibong dami.

    Timbang– additive na dami, na nangangahulugang: ang masa ng bawat hanay ng mga materyal na puntos (m) ay katumbas ng kabuuan ng mga masa ng lahat ng mga indibidwal na bahagi ng system (m i):

    Sa klasikal na mekanika, isinasaalang-alang nila:

    • ang timbang ng katawan ay hindi nakasalalay sa paggalaw ng katawan, impluwensya ng ibang mga katawan, o lokasyon ng katawan;
    • ang batas ng konserbasyon ng masa ay nasiyahan: ang masa ng isang saradong mekanikal na sistema ng mga katawan ay pare-pareho sa paglipas ng panahon.

    Inert mass

    Ang inertia na pag-aari ng isang materyal na punto ay kung ang isang panlabas na puwersa ay kumikilos sa punto, pagkatapos ay nakakaranas ito ng isang pagbilis ng may hangganan na magnitude. Kung walang mga panlabas na impluwensya, pagkatapos ay sa inertial frame ng sanggunian ang katawan ay nagpapahinga o gumagalaw nang pantay-pantay at rectilinearly. Ang misa ay bahagi ng ikalawang batas ni Newton:

    kung saan tinutukoy ng masa ang mga inertial na katangian ng isang materyal na punto (inertial mass).

    Gravitational mass

    Ang masa ng isang materyal na punto ay kasama sa batas ng unibersal na grabitasyon, at tinutukoy nito ang mga katangian ng gravitational ng isang naibigay na punto. Kasabay nito, tinatawag itong gravitational (heavy) mass.

    Ito ay empirically natagpuan na para sa lahat ng mga katawan ang ratio ng inertial masa sa gravitational mga ay pareho. Dahil dito, kung pipiliin natin nang tama ang halaga ng pare-parehong grabidad, makukuha natin na para sa anumang katawan ang inertial at gravitational mass ay pareho at nauugnay sa puwersa ng grabidad (F t) ng napiling katawan:

    kung saan ang g ay ang acceleration ng free fall. Kung ang mga obserbasyon ay ginawa sa parehong punto, kung gayon ang mga acceleration ng gravity ay pareho.

    Formula para sa pagkalkula ng masa sa pamamagitan ng density ng katawan

    Ang timbang ng katawan ay maaaring kalkulahin bilang:

    kung saan ang density ng sangkap ng katawan, kung saan ang pagsasama ay isinasagawa sa dami ng katawan. Kung ang katawan ay homogenous (), kung gayon ang masa ay maaaring kalkulahin bilang:

    Mass sa espesyal na relativity

    Sa SRT, ang masa ay invariant, ngunit hindi additive. Ito ay tinukoy dito bilang:

    kung saan ang E ay ang kabuuang enerhiya ng isang libreng katawan, p ay ang momentum ng katawan, c ay ang bilis ng liwanag.

    Ang relativistic mass ng isang particle ay tinutukoy ng formula:

    kung saan ang m 0 ay ang natitirang masa ng particle, v ang bilis ng particle.

    Ang pangunahing yunit ng masa sa SI system ay: [m]=kg.

    Sa GHS: [m]=gr.

    Mga halimbawa ng paglutas ng problema

    Halimbawa

    Mag-ehersisyo. Dalawang particle ang lumilipad patungo sa isa't isa na may bilis na katumbas ng v (ang bilis ay malapit sa bilis ng liwanag). Kapag nagbanggaan sila, nangyayari ang isang ganap na hindi nababanat na epekto. Ano ang masa ng butil na nabuo pagkatapos ng banggaan? Ang masa ng mga particle bago ang banggaan ay katumbas ng m.

    Solusyon. Sa isang ganap na hindi nababanat na banggaan ng mga particle na bago ang epekto ay may parehong masa at bilis, isang nakatigil na butil ay nabuo (Larawan 1) na ang natitirang enerhiya ay katumbas ng:

    Sa aming kaso, ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay nasiyahan. Ang mga particle ay mayroon lamang kinetic energy. Ayon sa mga kondisyon ng problema, ang bilis ng mga particle ay malapit sa bilis ng liwanag, samakatuwid? Gumagana kami sa mga konsepto ng relativistic mechanics:

    kung saan ang E 1 ay ang enerhiya ng unang butil bago ang epekto, ang E 2 ay ang enerhiya ng pangalawang particle bago ang epekto.

    Isinulat namin ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa anyo:

    Mula sa expression (1.3) sumusunod na ang masa ng particle na nagreresulta mula sa pagsasama ay katumbas ng:

    Halimbawa

    Mag-ehersisyo. Ano ang masa ng 2m 3 tanso?

    Bukod dito, kung ang isang sangkap (tanso) ay kilala, pagkatapos ay maaari mong gamitin ang isang reference na libro upang mahanap ang density nito. Ang density ng tanso ay ituturing na katumbas ng Cu = 8900 kg/m3. Para sa mga kalkulasyon, alam ang lahat ng dami. Gawin natin ang mga kalkulasyon.

    Ang konsepto na pamilyar sa atin mula pagkabata ay masa. Gayunpaman, sa isang kurso sa pisika, may ilang mga paghihirap na nauugnay sa pag-aaral nito. Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang malinaw na tukuyin kung paano ito makikilala? At bakit hindi ito katumbas ng timbang?

    Pagpapasiya ng masa

    Ang natural na pang-agham na kahulugan ng halagang ito ay tinutukoy nito ang dami ng sangkap na nakapaloob sa katawan. Upang tukuyin ito, kaugalian na gamitin ang Latin na titik m. Ang yunit ng pagsukat sa karaniwang sistema ay ang kilo. Sa mga gawain at pang-araw-araw na buhay, madalas na ginagamit ang mga hindi sistematiko: gramo at tonelada.

    Sa isang kurso sa pisika ng paaralan, ang sagot sa tanong na: "Ano ang masa?" ibinigay kapag pinag-aaralan ang phenomenon ng inertia. Pagkatapos ito ay tinukoy bilang ang kakayahan ng isang katawan na labanan ang mga pagbabago sa bilis ng paggalaw nito. Samakatuwid, ang masa ay tinatawag ding inert.

    Ano ang timbang?

    Una, ito ay puwersa, iyon ay, isang vector. Ang masa ay isang scalar weight na palaging nakakabit sa isang suporta o suspensyon at nakadirekta sa parehong direksyon ng puwersa ng grabidad, iyon ay, patayo pababa.

    Ang formula para sa pagkalkula ng timbang ay depende sa kung ang suporta (suspensyon) ay gumagalaw. Kapag ang system ay nakapahinga, ang sumusunod na expression ay ginagamit:

    P = m * g, kung saan ang P (sa English sources ang letrang W ang ginagamit) ay ang bigat ng katawan, ang g ay ang acceleration ng free fall. Para sa lupa, ang g ay karaniwang kinukuha na katumbas ng 9.8 m/s 2.

    Mula dito ang formula ng masa ay maaaring makuha: m = P / g.

    Kapag lumilipat pababa, iyon ay, sa direksyon ng bigat, bumababa ang halaga nito. Samakatuwid ang pormula ay kumukuha ng anyo:

    P = m (g - a). Narito ang "a" ay ang acceleration ng system.

    Iyon ay, kung ang dalawang acceleration na ito ay pantay, ang isang estado ng kawalan ng timbang ay sinusunod kapag ang bigat ng katawan ay zero.

    Kapag ang katawan ay nagsimulang gumalaw pataas, pinag-uusapan natin ang pagtaas ng timbang. Sa sitwasyong ito, nangyayari ang isang overload na kondisyon. Dahil tumataas ang timbang ng katawan, at magiging ganito ang formula nito:

    P = m (g + a).

    Paano nauugnay ang masa sa density?

    Solusyon. 800 kg/m3. Upang magamit ang kilalang formula, kailangan mong malaman ang dami ng lugar. Madaling kalkulahin kung kukunin mo ang lugar bilang isang silindro. Pagkatapos ang formula ng volume ay magiging:

    V = π * r 2 * h.

    Bukod dito, ang r ay ang radius, at ang h ay ang taas ng silindro. Kung gayon ang volume ay magiging katumbas ng 668794.88 m 3. Ngayon ay maaari mong bilangin ang masa. Ito ay magiging ganito: 535034904 kg.

    Sagot: ang masa ng langis ay humigit-kumulang 535036 tonelada.

    Gawain Blg. 5. Kondisyon: Ang haba ng pinakamahabang kable ng telepono ay 15151 km. Ano ang masa ng tanso na pumasok sa paggawa nito kung ang cross-section ng mga wire ay 7.3 cm 2?

    Solusyon. Ang density ng tanso ay 8900 kg/m3. Ang dami ay matatagpuan gamit ang isang formula na naglalaman ng produkto ng lugar ng base at ang taas (dito ang haba ng cable) ng silindro. Ngunit kailangan mo munang i-convert ang lugar na ito sa square meters. Iyon ay, hatiin ang numerong ito ng 10,000. Pagkatapos ng mga kalkulasyon, lumalabas na ang dami ng buong cable ay humigit-kumulang katumbas ng 11,000 m 3.

    Ngayon ay kailangan mong i-multiply ang mga halaga ng density at volume upang malaman kung ano ang katumbas ng masa. Ang resulta ay ang bilang na 97900000 kg.

    Sagot: ang masa ng tanso ay 97900 tonelada.

    Isa pang problema na may kaugnayan sa masa

    Gawain Blg. 6. Kondisyon: Ang pinakamalaking kandila, na tumitimbang ng 89867 kg, ay may diameter na 2.59 m. Ano ang taas nito?

    Solusyon. Ang density ng wax ay 700 kg/m3. Ang taas ay kailangang matagpuan mula sa Iyon ay, ang V ay kailangang hatiin ng produkto ng π at ang parisukat ng radius.

    At ang dami mismo ay kinakalkula ng masa at density. Ito ay lumalabas na katumbas ng 128.38 m 3. Ang taas ay 24.38 m.

    Sagot: ang taas ng kandila ay 24.38 m.