Kūno masė ir jos matavimas

Šioje temoje nagrinėjama kūno masė, jos matavimo būdai ir sąvokos, tokios kaip inercinė ir gravitacinė masė. Taip pat aptariamas masės reliatyvumas, pabrėžiant, kad masės pokyčiai pastebimi tik kūnui judant labai dideliu greičiu. Sužinoma, kad kūno inertiškumą apibūdina masė, kuri matuojama kilogramais, naudojant etaloną.

Kūno masė ir inertiškumas
Kūno masė yra fizikinis dydis, rodantis kūno inertiškumą. Inertiškumas – tai kūno savybė priešintis greičio pokyčiui. Didesnę masę turintys kūnai yra inertiškesni: juos sunkiau išjudinti iš vietos arba sustabdyti. Dviejų sąveikaujančių kūnų pagreičių modulių santykis yra atvirkščiai proporcingas jų masių santykiui: \(a_1 / a_2 = m_2 / m_1\).
Kūno masė ir jos savybės
Masė (\(m\)) yra fundamentalus fizikinis dydis, apibūdinantis kūno inertiškumą – jo polinkį priešintis greičio kitimui veikiant jėgai. Kuo didesnė masė, tuo kūnas inertiškesnis. Dviejų sąveikaujančių kūnų įgytų pagreičių modulių (\(a_1\), \(a_2\)) santykis atvirkščiai proporcingas jų masių (\(m_1\), \(m_2\)) santykiui: \(a_1 / a_2 = m_2 / m_1\). Skiriama inercinė masė (nustatoma pagal kūno pagreitį sąveikoje) ir gravitacinė masė (nustatoma pagal gravitacinę sąveiką, pvz., sveriant). Eksperimentiškai įrodyta, kad šios dvi masės yra lygios. Tarptautinėje SI sistemoje masės vienetas yra kilogramas (kg). Klasikinėje fizikoje laikoma, kad masė yra adityvus dydis: sistemos masė lygi ją sudarančių dalių masių sumai, \(m_{sistema} = \sum m_i\). Specialioji reliatyvumo teorija parodė, kad kūno masė priklauso nuo greičio ir didėja jam artėjant prie šviesos greičio \(c\), tačiau esant mažiems greičiams šis efektas yra nykstamai mažas.
Masė ir inertiškumas
Masė yra fizikinis dydis, apibūdinantis kūno inertiškumą – jo polinkį priešintis greičio kitimui. Kuo didesnė kūno masė, tuo jis inertiškesnis, t.y., sunkiau pakeisti jo judėjimo būseną. Veikiant ta pačia jėga, didesnės masės kūnas įgyja mažesnį pagreitį. Dviejų sąveikaujančių kūnų pagreičių modulių santykis yra atvirkščiai proporcingas jų masių santykiui: \(a₁ / a₂ = m₂ / m₁\). Masė, nustatyta pagal kūno inertiškumą, vadinama inercine mase.
Masės adityvumas
Kūno masė pasižymi adityvumo savybe. Tai reiškia, kad dviejų kūnų bendra masė yra lygi tų kūnų masių sumai: \(m = m_1 + m_2\). Analogiškai, kūno, sudaryto iš atskirų dalių, masė yra lygi tų dalių masių sumai. Apskritai, kūnų sistemos masė yra lygi visų tos sistemos kūnų masių sumai: \(m = m_1 + m_2 + m_3 + ... + m_n\).
Masės etalonas ir inercinė masė
Kūno masę galima nustatyti lyginant jį su etalonu. Tarptautinis masės vienetas yra kilogramas (\(kg\)). Šis vienetas atitinka specialaus platinos ir iridžio lydinio ritinio, saugomo Tarptautiniame svorių ir matų biure netoli Paryžiaus, masę. Kūno masė (\(m_k\)), apskaičiuota pagal formulę \(m_k = (a_7 / a_k) * m_7\) (kur \(a_7\) ir \(a_k\) yra etalono ir kūno pagreičiai, o \(m_7\) – etalono masė), vadinama inercine mase. Šis metodas dažnai naudojamas, kai tiesioginis svėrimas neįmanomas, pavyzdžiui, mikropasaulyje (atomų, molekulių masės) ir makropasaulyje (planetų, žvaigždžių masės).
Masės matavimas ir etalonas
Norint kiekybiškai išmatuoti masę, reikalingas masės vienetas ir etalonas. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) masės vienetas yra kilogramas (kg). Kilogramo etalonas yra sutartinė masė. Praktiškai masė dažniausiai nustatoma svėrimu naudojant svarstykles, remiantis kūnų ir Žemės gravitacine sąveika. Masė, nustatyta svėrimo būdu, vadinama gravitacine mase. Eksperimentai rodo, kad kūno inercinė masė yra lygi jo gravitacinei masei.
Masės nustatymas sveriant
Kasdienėje praktikoje masė dažniausiai nustatoma sveriant. Svėrimas remiasi kūnų ir Žemės gravitacine sąveika. Žemė traukia visus kūnus, o traukos jėga yra proporcinga kūno masei. Vienodos masės kūnus Žemė traukia vienoda jėga. Spyruoklinės svarstyklės, sugraduotos naudojant žinomos masės etalonus, leidžia nustatyti kitų kūnų masę. Tokiu būdu nustatyta masė vadinama gravitacine mase. Eksperimentiškai įrodyta, kad kūno inercinė masė (nustatoma pagal pagreitį) yra lygi jo gravitacinei masei (nustatomai sveriant).
Masės reliatyvumas
Remiantis Alberto Einšteino specialiąja reliatyvumo teorija, judančio kūno masė nėra pastovi. Ji didėja, kūnui judant greičiu, artimu šviesos greičiui (\(c \approx 3 * 10^8 \text{ m/s}\)). Tačiau, esant įprastiems greičiams (daug mažesniems už šviesos greitį), šis masės padidėjimas yra labai mažas ir praktiškai nepastebimas. Todėl kasdieniniame gyvenime galime laikyti, kad masė yra pastovus dydis.
Sistemos masė ir masės reliatyvumas
Kūnų sistemos masė yra adityvus dydis, lygus visų sistemos kūnų masių sumai: \(m_{sistema} = m₁ + m₂ + ... + m_n\). Remiantis specialiąja reliatyvumo teorija, kūno masė priklauso nuo jo judėjimo greičio \(v\) ir didėja, greičiui artėjant prie šviesos greičio vakuume \(c\). Kasdieniniame gyvenime, kai greičiai yra daug mažesni už šviesos greitį, masės pokytis yra praktiškai nepastebimas ir masę galima laikyti pastovia.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com