В физике используется система единиц, основанная на базовых единицах длины — 1 см (1 сантиметр в международном метре), массы — 1 г (1 миллиметр в международном килограмме) и времени. -1 секунда (
Единицы измерения массы
При изучении кинематики часто используются две основные физические единицы: длина и время. Когда мы переходим к динамике, вводится еще одна базовая единица, называемая массой. Причина введения еще одной базовой единицы заключается в том, что второй закон Ньютона, один из столпов классической динамики, содержит две динамические величины, которые не могут быть выражены только кинематическими величинами. Это сила и масса. В принципе, и масса, и сила могут рассматриваться как основные величины, и одна из этих единиц выбирается в качестве стандарта. В настоящее время в физике принята система единиц, в которой масса рассматривается как одна из основных единиц. Единица силы в этом случае определяется с помощью законов Ньютона. Килограмм — это единица массы в метрической системе единиц.
Масса является основной единицей системы единиц и поэтому имеет эталон. В Международной системе единиц (СИ) килограмм является единицей массы (кг). Точкой отсчета массы СИ является гиря в виде прямого цилиндра высотой и диаметром 39 мм, изготовленная из платино-иридиевого сплава массой 1 кг. Килограммовые отчеты хранятся в комнате счетчика и станции в Севре, Франция. Точные копии массового отчета доступны во всех странах.
При комнатной температуре литр воды имеет массу около 1 кг.
Чтобы измерить массу тела, его сравнивают с эталоном путем взвешивания.
Другие единицы измерения массы
Масса может быть измерена в граммах (г), как в системе СГС (система, в которой основными единицами являются сантиметры, граммы и секунды). В метрической системе следует сказать, что грамм изначально был единицей массы. Один грамм определяется как масса одного кубического сантиметра дистиллированной воды при температуре 4 градуса Цельсия и атмосферном давлении. Отношение одного грамма к одному килограмму:.
Тон (t) часто используется в качестве единицы измерения массы.
Существуют национальные единицы измерения массы. Например, в системе измерений Великобритании масса измеряется в фунтах, килограммах, унциях, частицах и других единицах.
1 камень = 6,3502918 кг — 1 фунт = 453,59237 г — 1 унция = 28,349523125 г — 1 зерно = 64,79891 мг.
В русской системе измерения были единицы измерения массы, которые в настоящее время не используются, такие как пуд, фунт, зола и дробь.
1 пуд = 16,3804815 кг — 1 фунт = 409,5120375 г — 1 столовая ложка = 4,26575417 г — 1 дробь = 44,435 миллиграмма.
В науке могут использоваться специальные единицы массы. Примером может служить единица атомной массы (а.е.м.).
Примеры задач с решением
Задание. Используя уравнение Менделеева-Клиперона для состояния идеального газа, все его компоненты находятся в единицах СИ и поэтому получают единицы массы.
Решение. Напишите законное уравнение для идеального газа (в форме уравнения Менделеева-Клапейрона) следующим образом
где $p$- давление-$V$- объем газа-$m$- масса газа-$\mu$- молекулярная масса газа-$R= 8,31 \ \ \ frac ;; $T$- температура газа термодинамическая шкала.
Из уравнения (1.1) масса может быть выражена как
Подставляя единицы измерения количества в уравнение (1.2), получаем.
J = $ \ H \ cdotm$.
Ответ. Уравнение Менделеева-Клапейрона показывает, что килограмм является единицей массы в Международной системе единиц (СИ).
Задание. Тело массы поднимается вертикально вверх на высоту $ A $. Сила выполняет задачу $ A $ за время $ T $ (от начала подъема). Какова масса тела? Проверьте, какие единицы массы указаны в полученном уравнении, чтобы убедиться, что все параметры заданы в системе СИ.
Решение. Фотография.
На наше тело действуют силы: $ \ overline \ $ — сила, которая притягивает тело к гравитации, делает проект-$ m \ overline $ — сила гравитации. Запишите второй закон движения Ньютона:.
В проекции оси Y (рис. 1) запишем уравнение (2.1) в виде.
（ Выражая мощность $ f $ из (2.2), имеем.
$ f = ma+mg \ слева (2,3 \ справа). Работа над мощностью $ f $ может быть найдена следующим образом
где $ h $ — перемещение, производимое телом под действием силы $ f $. Этот сдвиг можно найти следующим образом.
Обменяйте уравнение (2.3) и правую часть (2.4) уравнения (2.5) для представления массы тела.
Ответ. $ m = \ frac.$ Проверив единицы измерения для данного типа результата, мы обнаружили, что килограмм является единицей массы.
Мы уже помогли 4 372 студентам и школьникам сдать сочинения от решения задач до отличной сдачи! Узнайте, стоит ли ваша диссертация 15 минут!
Конечно, для нормальных тел этот метод менее удобен, чем взвешивание. Однако в основном она определяется массой планеты, например, планеты, путем ускорения мелких частиц (особей, молекул и т.д.) спутников или материи.
Имеет ли частица света, фотон, массу или нет?
Если использовать мое определение массы, то нет. Поскольку фотон является безмассовой частицей, его скорость всегда равна предельной глобальной скорости. С другой стороны, электрон имеет массу, поэтому его скорость всегда будет меньше c. Масса всех электронов равна 0,000511 ГэВ/С 2.
Но если вы имеете в виду релятивистскую массу, то да, имеет. Фотоны всегда обладают энергией и поэтому всегда имеют массу. Наблюдатели не находят ее удивительной. Существует только нулевая неизмененная масса, также известная как нежная масса. Каждый электрон имеет свою массу, и каждый фотон имеет свою массу. Согласно этому определению, электроны и фотоны с одинаковой энергией имеют одинаковую массу. Некоторые фотоны имеют большую массу, чем определенные электроны, в то время как другие электроны имеют большую массу, чем другие фотоны. В худшем случае, для одного наблюдателя масса конкретного электрона будет больше массы конкретного фотона, в то время как масса другого фотона может быть противоположной! Поэтому релятивистская масса может привести к путанице.
Действительно ли масса электрона больше, чем масса атомного ядра?
Если вы используете мое определение массы — нет, никогда. Все наблюдатели согласны с тем, что масса электрона в 1800 раз меньше массы образующего ядро протона или нейтрона.
Однако, если под термином масса вы подразумеваете релятивистскую массу, то ответ следующий Масса электрона в состоянии покоя меньше. Для очень быстрых электронов она намного больше. Можно даже организовать все так, чтобы масса электрона совпадала с массой выбранного ядра. В общем, мы можем только сказать, что масса электрона меньше неподвижности ядра.
Есть ли масса у нейтрино?
Используя мою собственную концепцию массы, ответ на этот вопрос был неизвестен с 1930-х годов, когда впервые была предложена концепция нейтрино, до 1990-х годов. Сегодня (почти наверняка) мы знаем, что нейтроны имеют массу.
Но если под термином масса мы подразумеваем релятивистскую массу, то ответ таков: нейтрино имеет массу. Конечно, мы знали это с самых первых дней появления концепции нейтрино. Все нейтроны обладают энергией и поэтому, как и фотоны, имеют массу. Единственной проблемой является существование инвариантной массы.
Однако если под массой мы подразумеваем релятивистскую массу, то ответ таков: масса объекта — это масса объекта. Очевидно, нет. Два электрона, движущиеся с разными скоростями, имеют разные массы. У них только одинаковая инвариантная масса.
Масса тела. Единицы массы
Этот урок знакомит с еще одной важной физической величиной — массой. Все объекты имеют массу, а масса — это инертное свойство объектов. Как и любая другая величина, масса имеет свою единицу измерения. Подробнее об этом вы узнаете в этом уроке. Вы также узнаете, что такое единицы массы.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к видеоурокам по этому и другим наборам, необходимо приобрести их в каталоге и добавить в личный кабинет.
Конспект урока «Масса тела. Единицы массы»
Вес. Единицы массы.
Переместить большую массу довольно сложно.
Однако, если ему это удается, иногда его невозможно остановить.
В этой задаче рассматривается одна из самых важных физических величин — масса.
Ранее рассматривалась проблема взаимодействия тел. В этом контексте мы знаем, что тела влияют друг на друга и что это поведение не является односторонним. Только взаимодействие может изменить скорость тела. Скорость тела может быть изменена различными способами. Если столкнуть большой шар и маленький шар из одинакового материала, то скорость большого шара будет намного меньше скорости маленького шара. При выстреле из пистолета пуля приобретает скорость, значительно превышающую скорость оружия. Кроме того, при стрельбе из пушки гранатомет приобретает значительно большую скорость, чем пушка.
Если нагруженную коляску и ненагруженную коляску толкать с одинаковой силой, то нагруженная коляска будет замедляться.
Это означает, что загруженная коляска более инертна. Существует количественная мера инерции объекта. Эта мера называется массой. Другими словами, масса — это количественная мера инерции объекта. По скоростям, полученным после взаимодействия объектов, можно определить отношение их масс. Если изогнутую металлическую пластину поместить между нагруженной инвалидной коляской и нагруженным инвалидным креслом и дать ей возможность отпуститься и сплющиться, то скорость нагруженного инвалидного кресла составит 2 м/с в результате взаимодействия пластины с инвалидным креслом. Скорость груженой инвалидной коляски составляет 4 м/с. Это означает, что масса нагруженной инвалидной коляски в два раза больше массы ненагруженной коляски.
Поэтому отношение масс объектов обратно пропорционально отношению их скоростей.
Латинская буква m обозначает массу, измеряемую в килограммах (кг) в системе СИ.
Что такое килограмм? Каковы единицы измерения массы?
Килограмм — это вес модели, который изготавливается из сплава двух достаточно дорогих металлов: иридия и платины. Международный стандарт килограмма находится во Франции в городе Севр, недалеко от Парижа. Масса тела определяется в соответствии с настоящим стандартом. С этого шаблона было получено более 40 точных копий, которые были отправлены в разные страны мира. В частности, копия под номером 12 хранится в Институте метрологии имени Д.И. Менделеева в Санкт-Петербурге.
Все тела вокруг нас имеют очень разную массу. Например, масса муравья во много раз меньше массы человека, но в то же время масса человека ничтожно мала по сравнению с массой Земли, а значит, и Земли. очень мала по сравнению с массой Солнца, и так далее.
Поэтому на практике используются различные единицы массы. Например, большое количество (т) равно тысяче килограммов. Это помогает измерить массу вагона в тоннах. -оф -системной единицей массы является центнер (c), который составляет 100 фунтов. Центнеры иногда используются для измерения веса крупных животных. Существуют также единицы измерения, которые в 1000 раз меньше килограмма или грамма (г). Эти единицы применяются к меньшим массам, например, к яблокам. Миллион пройденных километров обозначается как тысяча (мг). Эти единицы используются, когда необходимо измерить небольшие массы и требуется высокая точность. Например, миллиграммами можно измерить массу осадка или раствора.
Массы, определенные выше, релятивистски неизменны, т.е. одинаковы для всех систем отсчета. Переходя к системе отсчета, где тело спокойно, «ширина =» высота = «» />> — масса определяется энергией покоя.
Классификация частиц по значению массы
Масса известных в настоящее время частиц, как правило, неотрицательна и должна быть равна нулю для тела, движущегося со скоростью света (фотоны). Понятие массы имеет особое значение для фундаментальной физики частиц. Это происходит потому, что он позволяет нам отделить частицы массивные (скорость которых всегда меньше их скорости) от частиц безмассовых (которые всегда движутся со скоростью). Кроме того, масса позволяет практически безошибочно идентифицировать частицы (в сочетании с точностью сцепления груза).
Положительная масса
К частицам с положительной массой (тардонам) относятся почти все частицы Стандартного стандарта: лептоны, кварки, бозоны W и Z. К тардонам также относятся все известные составные частицы: протоны, нейтроны, сверх- и полупроводники.
Нулевая масса
К частицам с нулевой массой (амазы, люксурии) относятся фотоны и глюоны, а также виртуальные баритоны. Такие частицы в свободном состоянии могут двигаться только со скоростью света. Однако квантовые хромосомы показывают, что в свободном состоянии глюонов нет, поэтому можно сразу наблюдать, что только фотоны движутся со скоростью света (именно поэтому их называют скоростью света). Долгое время считалось, что нейтроны также имеют нулевую массу, но открытие нейтринных осцилляций доказывает, что нейтрино имеют очень маленькую, но ненулевую массу.
Следует отметить, что возможны многие комбинации частиц с нулевой массой (например, в случае, когда сопряженные частицы должны иметь ненулевую массу.
Отрицательная масса
Частицы с отрицательной массой движутся с меньшей скоростью и имеют отрицательную энергию и импульс, направленные от направления движения в противоположную сторону. Принятие существования отрицательных масс приводит к определенным трудностям в интерпретации принципа эквивалентности и закона сохранения импульса. В то же время, общая теория относительности может принять существование локальных областей пространства с отрицательной плотностью энергии. В частности, такие области могут быть созданы эффектом Казимира9.
Мнимая масса
В контексте специальной относительности математически возможно существование частиц с воображаемой массой, так называемых тахионов. Такие частицы имеют реальные значения энергии и импульса, а их скорость всегда должна быть больше скорости света. Однако предположение о возможности наблюдения отдельных тахионов создает некоторые методологические трудности (например, нарушение принципа причинности). Именно поэтому в большинстве современных теорий не вводятся отдельные тахионы. Однако квантовая теория поля позволяет вводить мнимые числа для исследования тахионного конденсата, не нарушая принципа причинности.
Единицы измерения массы
Килограмм является одной из семи основных единиц СИ. Это одна из трех единиц (вместе с секундой и кельвином), определенных ad hoc, без ссылки на другие основные единицы, которыми являются международные стандарты килограмма.
В системе СИ масса измеряется в килограммах. Единицей массы в системе СГС является грамм (1⁄ (1,5 кг), ⁄ (1,5 кг)1000 кг). Вообще, в любой системе измерений выбор основных (первичных) физических величин, их единиц и их количества произволен — он зависит от принятого соглашения, и масса не всегда включается — так, в системе МКГС единицей массы является дифференциальная единица, кГс /м-с² («и.м.»). или «инерта»). В атомной физике масса обычно сравнивается с единицами атомной массы. В физике твердого тела ее сравнивают с массой электрона. В физике элементарных частиц масса измеряется в электронвольтах. Помимо этих единиц, используемых в науке, существуют различные исторические единицы массы, которые имеют свою собственную область применения, такие как фунты, унции, караты и тонны. В астрономии единицей для сравнения массы небесных тел является масса Солнца.
Масса может быть выражена в терминах длины. Масса очень маленьких частиц может быть определена через обратную величину комптоновской длины волны: 1 см-1≈3,52×10-41 кг. Масса очень больших звезд и черных дыр может быть связана с их гравитационным радиусом: 1 см≈6,73×10-24 кг.
Измерение массы
Слово масса (латинское massa от греческого massa) первоначально означало древнюю ткань. Позднее значение этого слова было расширено для описания всего необработанного вещества. В этом смысле слово используется, например, Овидием и Плинием10 .
Масса как научный термин была введена Ньютоном в качестве меры количества материи — до этого физики использовали понятие веса. В своей работе «Математические начала физической философии» (1687) Ньютон впервые определил «количество материи» физического тела как произведение его плотности на объем. Затем он заявил, что будет использовать термин масса в том же смысле. Наконец, Ньютон вводит массу в законы физики. Сначала он вводит его во второй закон Ньютона (из-за импульса), а затем в закон гравитации. Из этого закона следует, что вес пропорционален массе11. Ньютон четко указал на эту пропорциональность и проверил ее экспериментально со всей возможной в то время точностью. ‘Масса пропорциональна весу и поэтому определяется весом’. Точный метод «12 (Ньютон подробно описал эти эксперименты в III томе своих «Доказательств»).
На самом деле, Ньютон использовал только два понятия массы. Как мера инерции и как источник гравитации. Его интерпретация как меры «количества материи» является просто описательной и критикуется как неестественная и несуществующая с 19 века.
Долгое время закон сохранения массы считался одним из главных законов природы. Однако в 20 веке стало ясно, что этот закон является ограниченной версией закона сохранения энергии и не применим во многих случаях.
