Физика 7 класс
93 Краткие итоги главы I чиной, называемой временем . Время обозначается буквой t , единица измерения времени в СИ — секунда (с). Движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути, называется равномер- ным движением . Скорость — это векторная физическая величина, характе- ризующая быстроту изменения положения тела в простран- стве. Скорость показывает, какой путь проходит тело за еди- ницу времени. Скорость численно равна отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден. Скорость обозначается буквой v , единица скорости в СИ — метр в секунду (м/с). Движение можно представить графически. График зависи- мости пройденного телом пути от времени называется графиком пути . График зависимости скорости от времени называется гра- фиком скорости . По графику пути можно найти скорость тела. По графику скорости можно определить пройденный путь. Масса — это скалярная физическая величина, являющая- ся мерой инертных и гравитационных свойств тела.
Made with FlippingBook
RkJQdWJsaXNoZXIy NDA0NzE0Два определения массы, и почему я использую только одно из них / Хабр
К сожалению, в процессе революции в науке, происходившей с понятиями пространства, времени, энергии, импульса и массы, Эйнштейн, кроме прочего, оставил после себя два различных и противоречащих друг другу определения массы.
В своих статьях под «массой» я имею в виду свойство объекта, которое иногда ещё называют «инвариантной массой» или «массой покоя». Для нас с моими коллегами по физике частиц это просто старая добрая «масса». Термины «инвариантная масса» или «масса покоя» используются для того, чтобы уточнить, что вы имеете в виду под «массой», только если вы настаиваете на введении второй величины, которую вы тоже хотите называть «массой», и которую обычно называют «релятивистской массой». Специалисты по физике частиц избегают этой путаницы, совсем не используя концепцию «релятивистской массы».
Масса покоя лучше релятивистской в том, что первая масса – это свойство, по поводу величины которого соглашаются все наблюдатели. У объектов не так уж много подобных свойств. Возьмём скорость объекта: разные наблюдатели не согласятся по поводу скорости. Вот едет машина – как быстро она едет? С вашей точки зрения, если вы стоите на дороги, допустим, она едет со скоростью 80 км/ч. С точки зрения водителя машины она не двигается, а двигаетесь вы. С точки зрения человека, едущего навстречу машине, она может двигаться уже со скоростью в 150 км/ч. Выходит, что скорость – величина относительная. Нет смысла спрашивать о скорости машины, ибо нельзя получить ответ. Вы должны спрашивать, какова скорость объекта относительно определённого наблюдателя. У каждого наблюдателя есть право сделать это измерение, но разные наблюдатели получат разные результаты. Принцип относительности Галилея уже включал в себя эту идею.
Но масса покоя, которую я называю просто «массой», не зависит от наблюдателя, поэтому её иногда называют инвариантной массой. Все наблюдатели соглашаются по поводу массы объекта m, определённой таким образом. И все наблюдатели согласятся, что если вы покоитесь относительно объекта, измеренная вами его энергия будет равна mс
• Если скорость объекта относительно наблюдателя v=0, тогда наблюдатель измерит, что у объекта E = mc2 и импульс p = 0.
• Если вместо этого объект двигается относительно наблюдателя, то он измерит, что E > mc2, и импульс тоже больше нуля (p > 0).
• В общем случае соотношения между E, p, m и v задаются двумя уравнениями:
o v = pc/E
o
• что согласуется с двумя предыдущими утверждениями, ибо, если p=0, тогда v=0 и (следовательно, E = mc
Эти уравнения и их графическое представление подробно разобраны в другой статье.
Мне хочется дать вам понять причины, по которым специалисты по физике частиц используют эти уравнения и не считают, что уравнение E = mc2 всегда выполняется. Это уравнение относится к тому случаю, в котором наблюдатель не двигается по отношению к объекту. Я попытаюсь сделать это, задав несколько вопросов, ответы на которых сильно различаются в зависимости от выбора значения слова «масса». Это поможет привлечь ваше внимание к большим проблемам в случае существования двух соперничающих определений массы и пояснить, почему в физике частиц гораздо проще работать с массой, не зависящей от наблюдателя.
Имеет ли частица света, фотон, массу или нет?
Если вы используете моё определение массы – то нет. Фотон – частица безмассовая, поэтому его скорость всегда равна универсальному пределу скорости с. А вот электрон массой обладает, поэтому его скорость всегда меньше с. Масса всех электронов составляет 0.000511 ГэВ/c2.
Но если вы имеете в виду релятивистскую массу – тогда да, имеет. У фотона всегда есть энергия, поэтому у него всегда есть масса. Ни один наблюдатель не увидит его безмассовым. Нулевая у него только инвариантная масса, также известная, как масса покоя. У каждого электрона будет своя масса, и у каждого фотона будет своя. Электрон и фотон, обладающие одной энергией, будут по этому определению обладать одной массой. У некоторых фотонов масса будет больше, чем у некоторых электронов, а у других электронов масса будет больше, чем у других фотонов. Что ещё хуже, для одного наблюдателя масса определённого электрона будет больше массы определённого фотона, а для другого всё может быть наоборот! Поэтому релятивистская масса приводит к путанице.
Действительно ли масса электрона больше, чем масса атомного ядра?
Если вы используете моё определение массы – то нет, никогда. Все наблюдатели согласятся с тем, что масса электрона в 1800 раз меньше массы протона или нейтрона, из которых состоит ядро.
Есть ли масса у нейтрино?
При использовании моего понятия массы, ответ на этот вопрос был неизвестен с 1930-х годов, когда впервые была предложена концепция нейтрино, до 1990-х. Сегодня нам известно (почти наверняка), что у нейтрино масса есть.
У всех нейтрино есть энергия, так что, как и у фотонов, у них есть масса. Вопрос лишь в наличии инвариантной массы.У всех ли частиц одного типа – к примеру, у всех фотонов, у всех электронов, у всех протонов, у всех мюонов – одинаковая масса?
При использовании моего понятия массы, ответ на этот вопрос будет утвердительным. Все частицы одного типа обладают одинаковой массой.
Но если под массой подразумевать релятивистскую, то ответ будет: очевидно, нет. Два электрона, движущихся с разными скоростями, обладают разной массой. У них одинаковая только инвариантная масса.
Истинна ли старая формула Ньютона F = ma, соотносящая массу, воздействие и ускорение?
При использовании моего понятия массы, ответ будет: нет. В эйнштейновской версии относительности эта формула исправлена.
Но если под массой подразумевать релятивистскую, то ответ будет: это зависит от ситуации. Если вектора сила и движения частицы перпендикулярны, тогда да; в ином случае – нет.
Увеличивается ли масса частицы с увеличением скорости и энергии?
При использовании моего понятия массы, ответ будет: нет.
Смотрите график выше. Разные наблюдатели могут назначить частице разную энергию, но все согласятся с её массой.Но если под массой подразумевать релятивистскую, то ответ будет: да. Разные наблюдатели могут назначить частице разную энергию, и, следовательно, разные массы. Согласятся они только по поводу инвариантной массы.
Итак, мы по меньшей мере видим наличие лингвистической проблемы. Если мы не обозначим точно, какое из определений массы мы используем, мы получим совершенно разные ответы на простейшие вопросы физики. К сожалению, в большинстве книг для непрофессионалов и даже в некоторых учебниках для первого курса университета (!) авторы переключаются туда и сюда между этими терминами без пояснений. И самая распространённая путаница среди моих читателей связана с тем, что им сообщают два типа сведений о массе, противоречащих друг другу: один подходит для массы покоя, другой – для релятивистской. Очень плохо использовать одно слово для двух разных вещей.
Это, конечно, всего лишь язык.
С языком можно делать всё, что угодно. Определения и семантика не имеют значения. Когда физик вооружён уравнениями, язык становится неидеальным носителем. Математика никогда не путается, и человек, понимающий математику, тоже не запутается.
Но для большинства людей и для начинающих студентов это кошмар.
Что делать? Один вариант – настаивать на использовании всех возможных терминов. Но из-за этого объяснения будут очень запутанными.
• Энергия покоящегося объекта = инвариантной массе умноженной на с2 = релятивистской массе умноженной на с2
• Масса движущегося объекта = инвариантной массе, как и раньше, но энергия = релятивистской массе помноженной на с2 у него больше, чем ранее, из-за энергии движения.
Это слишком многословно. Мы с коллегами просто говорим:
• У покоящегося объекта массы m энергия E равна mс2,
• а у движущегося объекта масса всё ещё равна m, а энергия E больше, чем mс2, ровно на энергию движения.
Такой способ не менее содержателен, в нём используется меньше различных концепций и определений, он избегает двух противоречивых значений слова «масса», одно из которых не меняется с движением, а другое – меняется.
С точки зрения лингвистики, семантики и концепций, необходимо избегать понятия «релятивистская масса» и убрать слова «инвариантная» и «покоя» из определений «инвариантная масса» и «масса покоя» потому, что «релятивистская масса» – бесполезная концепция. Это просто другое название для энергии частицы. Использовать понятие «релятивистской массы» – это то же самое, как настаивать на термине «красновато-синий». Если я начну настаивать на использовании термина «красновато-синий» для описания изюма, вы возразите: но у нас уже есть слово для этого цвета: пурпурный. Что с ним не так? И ещё вы можете сказать: «Говорить, что цвет изюма – это разновидность синего цвета, неправильно и это запутывает. Можно сделать вывод, что цвет изюма немного похож на цвет неба, а на самом деле они отличаются».
Примерно в таком же ключе релятивистская масса помноженная на с2 — это просто другое название энергии (для которой у нас уже есть подходящее слово), и описывать энергию так, будто это что-то вроде массы, значит, запутывать читателя.
Вот ещё одна причина, по которой называть энергию формой массы плохо. В уравнениях Эйнштейна пространство и время связаны вместе так же, как энергия и импульс. Вы даже можете вспомнить, что энергия сохраняется из-за независимости законов физики от времени, а импульс – из-за независимости законов от места. Поэтому, если мы говорим, что масса – это E/c2, то что такое p/c? Оно же должно что-то обозначать. Что именно? Но никто не дал этой величине имя. Почему? Потому, что «импульс» – хорошее название для p, и для p/c имя не нужно. Так почему же «энергия» не подходит для E? Зачем нам новое название для E/c2? Особенно, если учесть, что в уравнении с E и p появляется ещё одна величина:
Величина справа явно не нуждается в новом названии, поскольку это явно ни E, ни p – она не сохраняется, как E и p, но она не зависит от наблюдателя (в отличие от E и p!)
Понятие «релятивистской массы» появилось не на пустом месте и не из какой-то глупости.
Его ввёл сам Эйнштейн, и не зря, поскольку он имел дело с отношениями между энергией системы объектов и массой этой системы. Но хотя понятие релятивистской массы пропагандировалось и распространялось другими знаменитыми физиками того времени, сам Эйнштейн, судя по всему, отбросил такой способ мышления, и тоже не зря. Так же поступило сообщество современных специалистов по физике частиц.
В статьях и исследованиях я никогда не использую релятивистскую массу. Я использую вместо неё энергию, поскольку для частицы самой по себе релятивистская масса – это просто энергия, делённая на c2. И под «массой» я всегда подразумеваю «инвариантную массу», или «массу покоя», на которой сходятся все наблюдатели. Масса электрона всегда равна 0,000511 ГэВ/c2, неважно, с какой скоростью он движется. Масса любого электрона меньше массы атомного ядра. Все фотоны в пустоте всегда безмассовые. А масса частиц Хиггса равна 125 ГэВ/c2, вне зависимости от их скорости. Специалисты по физике частиц пользуются такой лингвистической и концептуальной договорённостью.
Это не обязательно, вы можете сделать другой выбор. Но такой подход позволяет избегать множества практических и концептуальных проблем, что я и пытался здесь показать.
Взаимодействие тел. Масса – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)
Цели урока:
- Показать на опытах, как изменяются скорости тел при их взаимодействии. Ввести понятие массы тела как физической величины, единицы измерения массы в системе СИ.
- Развивать умение находить законы физики в окружающем мире, объяснять явления и процессы из повседневной жизни с точки зрения физики. Развивать внимание, логику.
- Воспитывать аккуратность в записях, точность в изложении физического материала, в формулировках терминов.
I. Организационный момент
(приветствие – рефлексия: какое у вас сегодня настроение? С какими «смайликами» мы начинаем с вами урок?)
II.
Повторение темы «Инерция» (15 минут).На прошлом уроке мы с вами изучали тему «Инерция», давайте «пробежимся» по основным моментам
Фронтальный опрос:
- Приведите примеры, когда скорость тела меняется под действием на него других тел.
- Как двигалось бы тело, если бы на него не действовали другие тела? (равномерно или покоилось)
- Что называется инерцией? (явление сохранение скорости тела при отсутствии действия на него других тел)
- Какое движение называют движением по инерции? Привести примеры. (равномерным или движение с постоянной скоростью)
- Куда падает споткнувшийся человек? Почему? Какая часть тела человека сохраняет свою скорость, а какая изменяет ее? (вперед, голова-сохраняет, а ноги — остановились)
- Куда падает поскользнувшийся человек? Почему? Какая часть тела человека сохраняет свою скорость, а какая изменяет ее? (назад, голова – сохраняет, а ноги увеличили скорость)
Ситуативная игра: Ученики – пассажиры автобуса.
Изобразите ситуацию:
- автобус резко тронулся с места;
- автобус едет равномерно и прямолинейно;
- впереди неожиданное препятствие, автобус резко тормозит;
- на большой скорости поворачивает направо; налево;
- едет равномерно и прямолинейно;
- резкая остановка.
Объясните с точки зрения физики ваше поведение.
МОЛОДЦЫ!
Вопросы из жизни:
- Объяснить вытряхивание пыли из половика с точки зрения физики.
- Почему перед крутым поворотом ставят знак ограничения скорости?
- Объяснить способ насаживания молотка на рукоятку.
- Что такое тормозной путь автомобиля? Почему в гололед опасно переходить дорогу перед близко идущим транспортом?
Выполним небольшой тест.
Вариант 1
1. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют.
..
- Т. механическим движением
- У. инерцией
- B. движением тела
2. Куда повернул трамвай, если пассажиры отклонились вправо?
- К. Прямо по ходу движения автобуса.
- Б. Направо
- С. Налево.
3. Куда падает споткнувшийся человек?
- П. Вперед по ходу движения.
- М. Налево.
- Ф. Назад.
4. Какая цистерна начинает движение?
5. Сколько времени летит гусь, если его скорость равна 120 км/ч, а путь 240 км?
- К. 20ч
- Л. 0,5ч.
- Х. 2ч.
- Э.
3ч
3чВариант 2
1. Что такое инерция?
- Г. Свойство тел сохранять свою скорость.
- У. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.
- В. Изменение скорости тела под действием других тел.
2. Если на тело не действуют никакие другие тела, то оно…
- A. движется.
- Ю. находится в покое.
- С. находится в покое или движется равномерно и прямолинейно.
3. Куда наклоняются пассажиры относительно автобуса, когда он поворачивает налево?
- М. Прямо по ходу движения автобуса.
- Б. Налево.
- П. Направо.
4.
В каком случае наблюдается проявление инерции?
- Ж. Камень падает на дно ущелья.
- Е. Пыль выбивают из ковра.
- Н. Мяч отскакивает от стенки.
5. Какой путь пройдет велосипедист, если он ехал 2 часа со скоростью 35 км/ч?
- К. 17,5 км
- Л. 33 км
- Х. 70 км
- Э. 37 км
Проверим результаты нашего тестирования (на экране появляется таблица со словом «УСПЕХ»). Надеюсь, нас с вами ждет успех в изучении новой темы.
ФИЗКУЛЬТМИНУТКА: встать возле стеночки, пяточки придвинуть, плечи расправить, затылок и выступающие части лопаток прижать к стене, ровно глубоко вдохнуть, еще раз вдохнуть, выдохнуть (дыхательное упражнение рекомендуется проделать 4-5 раз).
IV. Работа по теме: Взаимодействие тел.
Масса.(записать на доске и учащиеся – в тетрадях)
Посмотрим эксперимент: шарик катится и сталкивается с с таким же шариком(покоющимся). Вы уже знаете, что если на тело действует другое тело, то оно изменяет свою скорость. Говорят, что первое тело подействовало на второе.
А что же происходит с шариком, который катится? Оказывается, он тоже изменил свою скорость. Говорят, что второе тело действует на первое.
Определение: Действие тел друг на друга называют взаимодействием. При взаимодействии оба тела меняют свою скорость!
(Учащиеся записывают в тетрадях.)
А теперь, я предлагаю вам разделиться на группы и поэкспериментировать самим. Выполнять опыты, отвечать на вопросы и делать выводы вы будете всей группой, а отчет сделает капитан вашей группы (выберите его заранее).
1 группа. Необходимо исследовать: как поведут себя шарики при взаимодействии?
Ход эксперимента
Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне.
Поднесите желоб снизу горизонтально под шарики так, чтобы они «улеглись» по краям желоба. Далее желоб опускают: шарики столкнуться. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.
Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?
2 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться шарик после того как скатиться с наклонного желоба?
Ход эксперимента
Внизу у наклонного желоба сначала поставим на стол доску, потом насыплем песка. Необходимо измерить путь, который проделает шарик.
Поменяйте шарик на более тяжелый. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (какова длина пути) после скатывания с желоба? Почему?
3 группа.
Необходимо исследовать: как будет двигаться цилиндр после того как с наклонного желоба скатиться шарик?
Ход эксперимента
Внизу наклонного желоба сначала положим более легкий цилиндр. Необходимо измерить путь, который проделает цилиндр.
Поменяйте цилиндр на более тяжелый. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении цилиндров (какова длина пути) после скатывания с желоба шарика? Почему?
После выполнения мини-экспериментов капитаны групп делают отчет по схеме:
- Что делали.
- Что наблюдали
- Результаты измерений
- Вывод.
И так выслушав, все группы, можно сделать общий вывод: Шарики разные и скорости их при взаимодействии тоже разные, причем скорость металлического шарика меньше скорости пластмассового шарика. Говорят, что одно тело тяжелее другого, более инертно (т.
е. дольше стремится сохранить свою скорость), одно тело массивнее другого, т. е. имеет большую массу.
В результате взаимодействия оба тела могут изменить скорость!
Изменение скорости тел при их взаимодействии зависит от массы!
(На слайде презентации, учащиеся записывают в тетрадях)
Определение: Масса – это физическая величина, характеризующая инертность тела.
А про эту физическую величину мы поговорим на следующем уроке.
Чем больше масса тела, тем оно более инертно. Каждое тело имеет массу – капля воды, человек, Солнце, пылинка и т. д. Обозначение массы – m.
Единицы измерения массы в системе СИ: [m] = 1 кг.
Другие единицы измерения массы: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0, 001 кг; 1 мг = 0,000001 кг (см. форзац учебника).
(Эталон массы изготовлен из платиново-иридиевого сплава, имеет форму цилиндра высотой примерно 39 мм, и хранится в городе Севре во Франции.
С эталона изготовлены копии: в России хранится копия №12, в США – № 20)
V. Домашнее задание
§18 (вопросы к параграфу). И нам хотелось послушать про эталон массы на следующем уроке из ваших сообщений.
Тест «Инерция»
Вариант 1
1. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют…
Т. механическим движением.
У. инерцией.
B. движением тела.
2. Куда повернул трамвай, если пассажиры отклонились вправо?
К. Прямо по ходу движения автобуса.
Б. Направо
С. Налево.
3. Куда падает споткнувшийся человек?
П. Вперед по ходу движения.
М. Налево.
Ф. Назад.
4. Какая цистерна начинает движение?
И. 1.
Е. 2.
Ч. 3
5. Сколько времени летит гусь, если его скорость равна 120 км/ч, а путь 240 км?
К. 20 ч
Л. 0,5 ч.
Х. 2 ч.
Э. 3 ч
Заполните таблицу ответов
Тест «Инерция»
Вариант 2
1. Что такое инерция?
Г. Свойство тел сохранять свою скорость.
У. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.
В.
Изменение скорости тела под действием других тел.
2. Если на тело не действуют никакие другие тела, то оно…
A. движется.
Ю. находится в покое.
С. находится в покое или движется равномерно и прямолинейно.
3. Куда наклоняются пассажиры относительно автобуса, когда он поворачивает налево?
М. Прямо по ходу движения автобуса.
Б. Налево.
П. Направо.
4. В каком случае наблюдается проявление инерции?
Ж. Камень падает на дно ущелья.
Е. Пыль выбивают из ковра.
Н. Мяч отскакивает от стенки.
5. Какой путь пройдет велосипедист, если он ехал 2 часа со скоростью 35км/ч?
К. 17,5 км
Л. 33 км
Х. 70 км
Э. 37 км
Заполните таблицу ответов
1 группа. Необходимо исследовать: как поведут себя шарики при взаимодействии?
Ход эксперимента: Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне. Поднесите желоб снизу горизонтально под шарики так, чтобы они «улеглись» по краям желоба. Далее желоб опускают: шарики столкнуться. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.
Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?
Отчет по схеме:
- Что делали.
- Что наблюдали
- Результаты измерений
- Вывод.
2 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться шарик после того как скатиться с наклонного желоба?
Ход эксперимента: Внизу у наклонного желоба сначала поставим на стол доску, потом насыплем песка. Необходимо измерить путь, который проделает шарик.
Поменяйте шарик на более тяжелый. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (какова длина пути) после скатывания с желоба? Почему?
Отчет по схеме:
- Что делали.
- Что наблюдали
- Результаты измерений
- Вывод.
3 группа. Необходимо исследовать: как будет двигаться цилиндр после того как с наклонного желоба скатиться шарик?
Ход эксперимента: Внизу наклонного желоба сначала положим более легкий цилиндр. Необходимо измерить путь, который проделает цилиндр.
Поменяйте цилиндр на более тяжелый. (эксперимент повторите).
Вопрос: Что можно сказать о движении цилиндров (какова длина пути) после скатывания с желоба шарика? Почему?
Отчет по схеме:
- Что делали.
- Что наблюдали
- Результаты измерений
- Вывод.
Определение массы тела — Методика физики Б2503
Здравствуй, дорогой друг!
На данной странице ты сможешь ознакомиться с теорией по теме «Масса тела», а также подготовиться к лабораторной работе по теме «Изучение рычажных весов. Определение массы тела».
Теория
Масса — это скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света. Простым языком масса — это количество вещества в теле.
Единицы измерения
Килограмм – самые известные единицы измерения системы СИ.
| 1 кг | 1 кг | 1 кг |
| 1000 г | 0,001 т (10-3 т) | 0,000001 мг (10-6 мг) |
На практике используют и другие единицы массы: тонна (т), грамм (г), миллиграмм (мг).
| 1 т | = 1000 кг (103 кг) | 1 г | = 0,001 кг (10-3 кг) |
| 1 кг | = 1000 г (103 г) | 1 мг | = 0,001 г (10-3 г) |
| 1 кг | = 1 000 000 мг (106 мг) | 1 мг | = 0,000001 кг (10-6 кг) |
Рычажные весы (рис.1)
Для определения массы тела на рычажных весах используют специальные гирьки (рис.2). Теперь на одну чашку весов, поместим тело, массу которого надо узнать. На другую будем ставить гирьки (рис.2), массы которых известны, до тех пор, пока весы не окажутся в равновесии. Следовательно, масса взвешиваемого тела будет равна общей массе гирь.
Специальный набор гирь (рис.2)Правила взвешивания
1. Перед взвешиванием необходимо убедиться, что весы уравновешены, т.е. стрелка весов отклоняется влево и вправо на одинаковое расстояние.
При необходимости для установления равновесия на более легкую чашку нужно положить полоски бумаги.
2. Взвешиваемое тело кладут на левую чашку весов, а гири – на правую.
3. Во избежание порчи весов взвешиваемое тело и гири нужно опускать на чашки осторожно, не роняя их даже с небольшой высоты.
4. Нельзя взвешивать тела более тяжелые, чем указанная на весах предельная нагрузка.
5. На чашки весов нельзя класть мокрые, грязные, горячие тела, наливать жидкости, насыпать порошки без использования подкладки.
6. Мелкие гири и разновесы надо брать пинцетом.
7. Положив взвешиваемое тело на левую чашку, на правую кладут гирю, имеющую массу, приближенную к массе тела (на глаз).
8. Если гиря перетянет чашку, то её ставят обратно в футляр, если нет – оставляют на чашке. Затем подбирают таким же образом гири меньшей массы, пока не будет достигнуто равновесие.
9. Уравновесив тело, подсчитывают общую массу гирь, лежащих на чашке весов. Затем переносят гири в футляр.Пример заполнения таблицы| № опыта | Название тела | m (всех гирь) г | m (тела) г |
| 1 | Ластик | 5 г + 2 г + 800 мг | 7,8 г |
| 2 | Пробирка | 10 г + 5 г + 400 мг | 15,4 г |
| 3 | Болт | 10 г + 5 г + 2 г + 700 мг | 17,7 г |
Лабораторная работа «Изучение рычажных весов. Определение массы тела»
Методичку данной лабораторной работы с подробным описанием хода самой лабораторной работы можно будет скачать в самом конце этого документа, а пока я предлагаю к просмотру видео с пояснениями к этой лабораторной лаботе.
Видео YouTube
Тест
А теперь, мой дорогой друг, пройдём тест по изученной теме. Если в тесте будут ошибки не расстраивайся, и вернись к тому разделу теории, в котором были допущены ошибки.
Желаю тебе удачи!
Лабораторная работа по физике для 7 класса «Определение плотности вещества».
Тема урока: Лабораторная работа «Определение плотности вещества» (Физика 7 класс).
- Актуализация.
Учитель: Царь Гиерон (250 лет до н. э.) поручил Архимеду проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Царь заподозрил, что корона изготовлена из сплава золота с другими, более дешевыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь. Какая физическая величина поможет нам решить, поставленную царем задачу?
Ученики предполагают, что это плотность вещества.
Учитель: Что такое плотность вещества?
Ожидаемый ответ школьников: Плотность вещества – физическая величина, равная отношению массы тела к его объему.
Учитель: Определите, у какого тела плотность больше?
Ученики приходят к выводу, что на Рис. 1 массы тел одинаковы, так как объем правого тела больше, чем второго, а плотность обратно пропорциональна объему. Поэтому предмет, находящийся на левой чаше весов, имеет большую плотность.
На Рис. 2 объемы тел одинаковы. Поскольку масса правого тела больше, следовательно, и его плотность тоже больше.
На Рис. 3 масса тела, находящегося на левой чаше весов, больше, его объем меньше. Так как плотность обратно пропорциональна объему и прямо пропорциональна массе тела, то предмет, находящийся на левой чаше весов имеет большую плотность.
На Рис. 4 масса и объем тела, находящегося на правой чаше весов, больше, чем на левой. Поскольку плотность обратно пропорциональна объему и прямо пропорциональна массе тела, и мы не знает значения масс и объемов, то мы не можем точно сказать, какое из тел имеет большую плотность.
Учитель: Каким образом мы можем узнать, из какого вещества или из каких веществ создана корона?
Школьники предполагают, что нужно найти плотность и сравнить ее с табличными значениями плотности золота.
Учитель: С помощью какого прибора можно определить плотность тела?
Ученики признают, что не знают прибора для измерения этой физической величины. Они могут предложить только косвенное измерение.
Учитель: Каким способом?
Школьники считают, что можно измерить массу тела, измерить объем. Далее разделить значение массы на объем.
Учитель: Какое затруднение возникло у Архимеда при определении объема?
По мнению ребят, он не знал, как определить объем тела неправильной формы.
Учитель: Как же можно определить объем тела неправильной формы?
Ученики предлагают сделать это с помощью измерительного цилиндра.
- Постановка учебной проблемы.
Учитель: От чего будет зависеть точность определения плотности?
Ответ учащихся: от точности измерения массы и объема.
Учитель: Сегодня вы попробуете себя в роли ученых – исследователей, можно сказать в роли Архимеда. На партах у вас лежат три предмета – три воображаемые короны. Ваша задача – определить, из какого вещества они сделаны. Кроме того, я просила вас принести из дома игрушки, которые могут поместиться в измерительный цилиндр, их плотность тоже необходимо измерить.
Вы сказали, что важна точность измерения. Как вы думаете, какие качества должны быть у ученого – исследователя для этого?
Школьники предлагают, а педагог записывает на доске качества (5-7 качеств): терпеливый, аккуратный, внимательный, быстрый…
Учитель: Подводя итоги урока, мы вернемся к этому перечню качеств. Как вы считаете, вы сможете на практике точно измерить плотность 4-5 предметов и определить, что это за вещества?
Возьмите стикеры. На доске шкала «да, умею – нет, не умею». Приклейте свой стикер на эту шкалу в соответствии с вашим ответом.
Ученики оценивают себя, педагог обобщает результата блиц-опроса.
- Целеполагание. Образ результата.
Учитель: Интересно ли вам проверить – верны ли ваши предположения?
Скорее всего, ребята подтвердят, что заинтересованы.
Учитель: Итак, наша цель – в ходе лабораторной работы проверить, умеете ли вы точно определять на практике плотность вещества.
Учитель: Как вы поймете, что делаете это точно?
Ученики предполагают, что смогут на основе измерений рассчитать плотность предложенных тел и определить, из какого вещества изготовлено тело.
- Определение критериев оценивания.
Учитель: Именно это мы и оценим с вами в конце урока.
Педагог показывает учащимся оценочную таблицу.
- Планирование.
Учитель: Для достижения цели предлагаю работать следующим образом – индивидуально провести лабораторные измерения, а затем все вместе обсудить результаты.
Педагог демонстрирует школьникам план:
- Выполнение лабораторной работы (индивидуальный этап).
- Проверка правильности выполнения лабораторной работы.
- Блиц-опрос в конце урока.
- Сравнение с предположениями в начале урока.
- Вывод.
Учитель: Назовите последовательность действий в вашей лабораторной работе.
Ученики называют этапы выполнения лабораторной работы:
- определить на весах массу;
- с помощью измерительного цилиндра измерить объем;
- найти отношение массы тела к его объему;
- сравнить получившееся значение с табличными значениями и установить из какого вещества изготовлено тело;
- Основная часть урока.
Учитель: На столах у вас находится 5 предметов. Ваша задача определить плотность каждого, и по таблице найти, из какого вещества он изготовлен. Приступайте к работе.
Школьники выполняют лабораторную работу. В течение 20 минут они определяют плотность 4-5 тел.
- Оценивание результата.
Учитель: Какую цель мы ставили на урок? (ученики называют цель). Что мы уже сделали?
Школьники определяют, что они выполнили первый пункт плана – провели лабораторную работу.
Учитель: Что нам предстоит сделать далее?
Ребята сверяются с планом и решают, что теперь нужно проверить, что же у них получилось. Провести опрос и сравнить с началом урока.
Учитель: Какая плотность получилась у тела №1, из какого вещества он изготовлен? Тела № 2? Тела №3? Предметов, которые Вы принесли?
Заполните оценочную таблицу.
Оценочная таблица
| Что оцениваем? | Тело №1 | Тело №2 | Тело №3 | Тело №4 | Тело №5 | |
| Умение точно определять плотность вещества на практике | Нет – 0 баллов С погрешностями (до тысячного знака) – 1 балл Точно – 2 балла
| |||||
| Умение по таблице плотности определять вещество, из которого изготовлено тело | Не верно – 0 баллов Верно – 1 балл | |||||
| Мой итоговый балл |
Учитель: Обратимся снова к шкале. «Да, умею точно измерять плотность вещества на практике – нет, не умею» Отметьте стикером ваше место на шкале.
Ученики приклеивают стикеры выбранного цвета на шкалу. Учитель характеризует результаты. В зависимости от результатов называется и записывается вывод.
- Рефлексия.
Учитель: Как вы думаете, почему, несмотря на то, что вы работали с одними и теми же грузиками, ваши значения отличаются? Какие же все-таки качества должны быть присуще ученому-исследователю? Проранжируйте список. Что по важности должно стоять на первом месте из данных качеств, что – на втором и далее: терпеливый, аккуратный, внимательный, быстрый.
Ребята заново анализируют список, высказывают мнения.
- Перспектива.
Учитель: Прошу вас учесть это на будущее, особенно тех из вас, кто метает стать ученым.
Масса вещества. Количество вещества.{23}NA=6⋅1023 молекул:
5. Количество вещества ν\nuν
ν\nuν – это буква греческого алфавита. Произносится как «ню». Ну просто такая традиция обозначать количество вещества греческой буквой «ню».
Количество вещества ν\nuν – это, по сути, количество тех самых «кучек», «мешочков», «коробочек» или чего-то ещё, по которым и распределяли частицы.
| Класс | Название урока | Ссылка на учебные материалы |
| 7 | Что изучает физика. Некоторые физические термины. Наблюдение и опыт | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2603/start/ |
| 7 | Физика и техника |
https://www.youtube.com/watch?v=Eta9kBhh03U |
| 7 | Физические величины и их измерение. Измерение и точность измерения. Определение цены деления шкалы измерительного прибора. Определение объёма твёрдого тела | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2602/start/ |
| 7 | Человек и окружающий его мир | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1526/start/ |
| 7 | Строение вещества. Молекулы и атомы. Измерение размеров малых тел | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1533/start/ |
| 7 | Броуновское движение. Диффузия. Взаимное притяжение и отталкивание молекул. Смачивание и капиллярность | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1534/start/ |
| 7 | Агрегатные состояния вещества. Обобщение темы «Строение вещества» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1532/start/ |
| 7 | Механическое движение | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1488/start/ |
| 7 | Виды механического движения. Равномерное и неравномерное движение |
https://infourok.ru/videouroki/468 https://infourok.ru/videouroki/421 |
| 7 | Скорость | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1525/start/ |
| 7 | Инерция. Взаимодействие тел и масса. Измерение массы тела на уравновешенных рычажных весах | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1531/start/ |
| 7 | Плотность и масса. Определение плотности твёрдого тела с помощью весов и измерительного цилиндра | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2601/start/ |
| 7 | Решение задач по теме «Движение, взаимодействие, масса». Обобщение по теме «Движение, взаимодействие, масса» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2974/start/ |
| 7 | Сила. Сила тяжести | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2756/start/ |
| 7 | Равнодействующая сила | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2973/start/ |
| 7 | Сила упругости. Закон Гука. Динамометр. Градуировка динамометра. Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины. Определение коэффициента упругости пружины | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2600/start/ |
| 7 | Вес тела. Невесомость | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2599/start/ |
| 7 | Сила трения. Силы в природе и технике | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1536/start/ |
| 7 | Решение задач по теме «Силы вокруг нас». Обобщение по теме «Силы вокруг нас» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2972/start/ |
| 7 | Давление. Способы увеличения и уменьшения давления. Определение давления эталона килограмма | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2971/start/ |
| 7 | Природа давления газов и жидкостей. Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля |
https://resh.edu.ru/subject/lesson/2598/start/ https://mosobr.tv/release/7846 |
| 7 | Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1537/start/ |
| 7 | Сообщающиеся сосуды. Использование давления в технических устройствах | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1538/start/ |
| 7 | «Решение задач по теме «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов». Обобщение по теме «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2970/start/ |
| 7 | Вес воздуха. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1535/start/ |
| 7 | Приборы для измерения давления. Решение задач по теме «Атмосфера и атмосферное давление». Обобщение темы «Атмосфера и атмосферное давление» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2969/start/ |
| 7 | Действие жидкости и газа на погружённое в них тело | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2968/start/ |
| 7 | Закон Архимеда. Плавание тел. Воздухоплавание | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2967/start/ |
| 7 | Решение задач по теме «Закон Архимеда. Плавание тел». Обобщение по теме «Закон Архимеда. Плавание тел» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2966/start/ |
| 7 | Механическая работа. Мощность | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2965/start/ |
| 7 | Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Изучение изменения потенциальной и кинетической энергий тела при движении тела по наклонной плоскости | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2597/start/ |
| 7 | Источники энергии. Невозможность создания вечного двигателя. Решение задач по теме «Работа, мощность, энергия». Обобщение по теме «Работа, мощность, энергия» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2964/start/ |
| 7 | Простые механизмы | https://mosobr.tv/release/7929 |
| 7 | Рычаг и наклонная плоскость. Проверка условия равновесия рычага | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2963/start/ |
| 7 | Блоки и система блоков. «Золотое правило» механики. Коэффициент полезного действия. Определение коэффициента полезного действия наклонной плоскости | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2962/start/ |
| 7 | Решение задач по теме «Простые механизмы. «Золотое правило» механики. Обобщение по теме «Простые механизмы. «Золотое правило» механики» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2596/start/ |
| 7 | Виды механического движения. Равномерное и неравномерное движение | https://infourok.ru/videouroki/468 |
| 7 | Средняя скорость | https://infourok.ru/videouroki/422 |
| 8 | Температура и тепловое движение. Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2595/start/ |
| 8 | Теплопроводность. Конвекция. Излучение | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2594/start/ |
| 8 | Количество теплоты. Удельная теплоёмкость. Расчёт количества теплоты | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2989/start/ |
| 8 | Решение задач по теме «Внутренняя энергия». Обобщение по теме «Внутренняя энергия» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2988/start/ |
| 8 | Агрегатные состояния вещества | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2987/start/ |
| 8 | Плавление и отвердевание кристаллических тел | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1539/start/ |
| 8 | Удельная теплота плавления. Плавление аморфных тел | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2986/start/ |
| 8 | Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Кипение. Удельная теплота парообразования | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2985/start/ |
| 8 | Влажность воздуха. Обобщение по теме «Изменения агрегатного состояния вещества» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2984/start/ |
| 8 | Энергия топлива. Принципы работы тепловых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. Реактивный двигатель. Холодильные машины. Тепловые машины и экология. Обобщение по теме «Тепловые двигатели» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2593/start/ |
| 8 | Электроскоп. Проводники и диэлектрики. Делимость электрического заряда. Электрон. Электризация тел. Электрический заряд | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2983/start/ |
| 8 | Строение атомов. Ионы. Природа электризации тел. Закон сохранения заряда. Электрическое поле. Электрические явления в природе и технике | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1540/start/ |
| 8 | Обобщение по теме «Электрическое поле» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2592/start/ |
| 8 | Электрический ток. Источники электрического тока. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Электрический ток в различных средах. Примеры действия электрического тока | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2591/start/ |
| 8 | Применение теплового действия электрического тока | https://infourok.ru/videouroki/481 |
| 8 | Электрическая цепь. Направление электрического тока. Сила тока | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2982/start/ |
| 8 | Электрическое напряжение | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3126/start/ |
| 8 | Электрическое сопротивление. Закон Ома | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2590/start/ |
| 8 | Решение задач по теме «Электрический ток» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2589/start/ |
| 8 | Расчёт сопротивления проводника | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2980/start/ |
| 8 | Последовательное и параллельное соединение проводников | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3246/start/ |
| 8 | Сопротивление при последовательном и параллельном соединении проводников. Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2981/start/ |
| 8 | Мощность электрического тока. Электрические нагревательные приборы | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2588/start/ |
| 8 | Решение задач по теме «Расчёт характеристик электрических цепей». Обобщение по теме «Расчёт характеристик электрических цепей» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2979/start/ |
| 8 | Магнитное поле прямолинейного тока. Магнитное поле катушки с током | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2978/start/ |
| 8 | Постоянные магниты. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатели. Магнитное поле Земли | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1541/start/ |
| 8 | Электромагниты | https://infourok.ru/videouroki/484 |
| 8 | Решение задач по теме «Магнитное поле». Обобщение темы «Магнитное поле» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2587/start/ |
| 8 | Система отсчёта. Перемещение. Перемещение и описание движения. Графическое представление прямолинейного равномерного движения | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3127/start/ |
| 8 | Скорость при неравномерном движении. Ускорение и скорость при равнопеременном движении | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3128/start/ |
| 8 | Перемещение при равнопеременном движении | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2977/start/ |
| 8 | Решение задач по теме «Основы кинематики». Обобщение по теме «Основы кинематики» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3129/start/ |
| 8 | Инерция и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2976/start/ |
| 8 | Третий закон Ньютона. Импульс силы. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1542/start/ |
| 8 | Решение задач по теме «Основы динамики». Обобщение по теме «Основы динамики» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2975/start/ |
| 8 | Итоговая проверочная работа | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3130/start/ |
| 8 | Применение теплового действия электрического тока | https://infourok.ru/videouroki/481 |
| 8 | Электромагниты | https://infourok.ru/videouroki/484 |
| 9 | Относительность движения, сложение скоростей |
https://infourok.ru/videouroki/336 https://infourok.ru/videouroki/560 |
| 9 | Движение тела, брошенного вертикально вверх | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3025/start/ |
| 9 | Движение тела, брошенного горизонтально | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3131/start/ |
| 9 | Движение тела, брошенного под углом к горизонту | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3024/start/ |
| 9 | Движение тела по окружности. Период и частота | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1530/start/ |
| 9 | Закон всемирного тяготения | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2586/start/ |
| 9 | Движение искусственных спутников Земли. Гравитация и Вселенная | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3022/start/ |
| 9 | Решение задач по теме «Движение тел вблизи поверхности Земли и гравитация» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3023/start/ |
| 9 | Обобщение по теме «Движение тел вблизи поверхности Земли и гравитация» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3021/start/ |
| 9 | Механические колебания | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3020/start/ |
| 9 | Маятник. Характеристики колебательного движения. Период колебаний математического маятника | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3019/start/ |
| 9 | Гармонические колебания. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3018/start/ |
| 9 | Волновые явления. Длина волны. Скорость распространения волн | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3017/start/ |
| 9 | Обобщение по теме «Электромагнитная природа света» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3174/start/ |
| 9 | Звуковые колебания и волны | https://mosobr.tv/release/7951 |
| 9 | Звуковые колебания. Источники звука | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2585/start/ |
| 9 | Звуковые волны. Скорость звука | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3016/start/ |
| 9 | Громкость звука. Высота и тембр звука | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3015/start/ |
| 9 | Отражение звука. Эхо. Резонанс в акустике | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3014/start/ |
| 9 | Ультразвук и инфразвук в природе и технике. Обобщение по теме «Звук» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3013/start/ |
| 9 | Индукция магнитного поля | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3012/start/ |
| 9 | Однородное магнитное поле. Магнитный поток | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3132/start/ |
| 9 | Электромагнитная индукция |
https://resh.edu.ru/subject/lesson/3011/start/ https://mosobr.tv/release/7849 |
| 9 | Переменный электрический ток | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3009/start/ |
| 9 | Электромагнитное поле | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3010/start/ |
| 9 | Электромагнитные колебания. Электромагнитные волны | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3008/start/ |
| 9 | Механические и электромагнитные колебания | https://mosobr.tv/release/7874 |
| 9 | Механические и электромагнитные волны | https://mosobr.tv/release/7885 |
| 9 | Практическое применение электромагнетизма. Обобщение по теме «Электромагнитные колебания» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/2584/start/ |
| 9 | Свет. Источники света | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3007/start/ |
| 9 | Распространение света в однородной среде | https://resh.edu.ru/subject/lesson/1543/start/ |
| 9 | Отражение света. Плоское зеркало | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3006/start/ |
| 9 | Преломление света | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3005/start/ |
| 9 | Линзы | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3004/start/ |
| 9 | Изображение, даваемое линзой | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3003/start/ |
| 9 | Глаз как оптическая система. Оптические приборы. Обобщение по теме «Геометрическая оптика» | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3001/start/ |
| 9 | Скорость света. Методы измерения скорости света | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3002/start/ |
| 9 | Разложение белого света на цвета. Дисперсия света | https://resh.edu.ru/subject/lesson/3000/start/ |
| 9 | Механическое движение | https://infourok.ru/videouroki/468 |
| 9 | Качественные задачи по механике | https://mosobr.tv/release/7941 |
| 9 | Относительность движения, сложение скоростей | https://infourok.ru/videouroki/336 |
| 9 | Ускорение свободного падения на Земле и других планетах | https://infourok.ru/videouroki/508 |
| 9 | Свободное падение | https://infourok.ru/videouroki/505 |
| 9 | Первая космическая скорость | https://infourok.ru/videouroki/308 |
| 9 | Силы в природе | https://uchebnik.mos.ru/moderator_materials/material_view/atomic_objects/1405905 |
| 9 | Сила Ампера | https://www.youtube.com/watch?v=ufLl9X5tgf0 |
| 9 | Переменный электрический ток | https://infourok.ru/videouroki/537 |
| 9 | Экспериментальные методы исследования частиц | https://www.youtube.com/watch?v=TKb79UHcVfA |
| 9 | Физико-математический практикум: экспериментальные задачи |
https://mosobr.tv/release/7988 https://mosobr.tv/release/8016 |
Масса (физика) | Encyclopedia.com
Масса тела — это его инерция или сопротивление изменению движения. Точнее, это свойство тела, определяющее его ускорение под действием заданной силы. Следовательно, массу можно измерить либо количеством силы, необходимой для придания телу заданного движения в заданное время, либо ускорением, создаваемым заданной силой.
Абсолютной метрической единицей массы является грамм, то есть масса тела, скорость которого увеличивается на один сантиметр в секунду каждую секунду, если на него действует сила в один дин.Другими распространенными единицами измерения являются килограмм (1000 граммов) и фунт (453,592 грамма). Для скоростей, которые малы по сравнению со скоростью света, масса тела постоянна, характерна для тела и не зависит от его местоположения, в отличие от веса, который меняется в зависимости от места тела на Земле или во Вселенной.
Хотя понятие массы является фундаментальным для науки и вместе с длиной и временем составляет основу всех измерений в физике, оно было однозначно определено только в конце девятнадцатого века.Однако его рудиментарные источники, систематически использовавшиеся задолго до этого Исааком Ньютоном и в некоторой степени уже Иоганном Кеплером, можно проследить до ранних неоплатонических идей о бездействии материи в противоположность спонтанности разума. Древняя метафизическая противоположность материи и духа послужила прообразом физического противопоставления массы и силы.
Понятие инертной массы
В древности и, в частности, в греческой науке не было концепции инертной массы.Даже идея количества материи ( Quantitas materiae ), предшествующего инерционной или динамической массе, была чуждой концептуальной схеме аристотелевской натурфилософии. Парадоксально, но именно неоплатонизм и его примеси иудео-христианские доктрины с их упором на духовную и нематериальную природу реальности заложили основы инерционной концепции массы, которая позже стала основным понятием материалистической или субстанциальной философии. Чтобы подчеркнуть нематериальный, возвышенный источник всей силы и жизни в интеллекте или Боге, неоплатонизм деградировал материю до бессилия и наделил ее инерцией в смысле абсолютного отсутствия спонтанной активности.Для Плотина, Прокла, Филона, Ибн Габироля и авторов-патристов-платонов материя была чем-то низменным, инертным, бесформенным и «пухлым» — атрибутами, которые вновь появляются в характеристике Кеплера материи как слишком «пухлой и неуклюжей, чтобы от нее отойти. одно место в другое «.
Идея количественного определения материи, отличного от пространственного расширения и онтологически предшествующего ему, возникла в схоластической философии в связи с проблемой пресуществления.Вопрос о том, как случайности конденсации или разрежения (изменения объема) могут сохраняться в освященном hostia святого хлеба и вина Евхаристии, тогда как вещества хлеба и вина превращаются в Тело и Кровь Христа, привел Эгидия. Романа, ученика Фомы Аквинского, к формулированию его теории дуплексных количеств. Согласно этой теории материя определяется двумя величинами; это «такой-то и такой-то» ( tanta et tanta ) и «занимает такой-то объем» ( et occat tantum et tantum locum ), первое определение, Quantitas materiae, имеет онтологический приоритет над массой .Раннее представление Эгидия о массе как количестве материи, изложенное в его «Теореме Corpore Christi » (1276), вскоре было отвергнуто и мало повлияло на последующее развитие концепции массы. В первую очередь Кеплер приписал материи врожденную склонность к инерции в своих поисках динамического объяснения недавно открытых эллиптических орбит движения планет; нуждаясь в концепции, выражающей внутреннюю оппозицию материи двигательным силам, Кеплер сформулировал инерционную концепцию массы.В его Epitome Astronomiae Copernicanae (1618) он заявил, что «инерция или противодействие движению является характеристикой материи; она тем сильнее, чем больше количество материи в данном объеме».
Другой подход к той же идее возник в результате изучения земного тяготения. Как только гравитация стала рассматриваться не как фактор, присущий самому тяжелому телу, как учил Аристотель, а как взаимодействие между активным принципом, внешним по отношению к гравитирующему телу, и пассивным принципом, присущим материи, как Альфонсо Борелли и Джованни Балиани (автор De Motu Gravium, 1638) утверждал, что понятие инертной массы стало необходимостью для динамического объяснения свободного падения и других гравитационных явлений.Более того, исследования центробежных сил Кристиана Гюйгенса ( De Vi Centrifuga, 1659; опубликовано в Лейдене, 1703 г.) показали, что количественное определение таких сил возможно только в том случае, если с каждым телом связано определенное характеристическое свойство, пропорциональное, но концептуально отличается от веса тела. Наконец, систематическое исследование явлений удара, проведенное Джоном Уоллисом, сэром Кристофером Реном и Гюйгенсом, заставило ввести инерционную массу.С основами динамики Ньютона ( Principia, 1687) эти четыре категории явно несопоставимых явлений (движение планет, свободное падение, центробежная сила и явления удара) нашли свое логическое объединение благодаря его последовательному использованию понятия инертной массы. Однако явное определение Ньютоном этого понятия как «меры количества материи, возникающей из ее плотности и объема одновременно» было все еще неудовлетворительным как с логической, так и с методологической точек зрения.Вероятно, влияние Кеплера или Роберта Бойля и его знаменитых экспериментов по сжимаемости воздуха заставило Ньютона выбрать понятие плотности в качестве основного понятия в его своеобразной формулировке определения массы, формулировке, которая подверглась резкой критике в современном мире. раз, особенно Эрнстом Махом и Полом Фолькманном.
Лейбниц и Кант
Первоначальная концепция массы Готфрида Вильгельма Лейбница (1669), в отличие от концепции Ньютона, определяла ее как свойство, наделяющее первичную материю пространственным расширением и антитипией, или непроницаемостью.В своих более поздних работах, особенно в его учении о монадах, Лейбниц связывал массу с вторичной материей и видел в ней свойство совокупности субстанций (монад), возникающих в результате того, что они являются совокупностью. Наконец, признав недостаточность чисто геометрических концепций для объяснения физического поведения взаимодействующих тел, Лейбниц отошел от картезианского подхода и принял динамическую, или инерционную, концепцию массы. Тенденция идей Лейбница была доведена до своих окончательных последствий Иммануилом Кантом, отказавшимся от ньютоновского vis inertiae, — динамического противостояния внушаемой силе.Опровергая его законность на том основании, что «только движение, но не покой, может противодействовать движению», Кант постулировал закон инерции как соответствующий категории причинности («каждое изменение состояния движения имеет внешнюю причину») и, следовательно, масса определяется как количество подвижного объекта ( die Menge des Beweglichen ) в данном объеме, измеренное количеством движения ( Die metaphysischen Anfangsgründe der Naturwissenschaft, 1786).
Определение массы
Под влиянием кантовской формулировки, часто не до конца понятой, в первую очередь из-за того, что, несмотря на повсеместное использование этого понятия как в науке, так и в философии, не было четкого определения массы. Как известно, большинство авторов определяют массу как количество вещества, не уточняя, как его измерить.К середине девятнадцатого века, с появлением современных фундаментальных исследований и критического изучения принципов механики, логическая несостоятельность таких определений стала очевидной. В первую очередь Эрнст Мах, которому предшествовали Барре де Сен-Венан и Жюль Андраде, настаивали на необходимости четкого рабочего определения массы. В эссе «Über die Definition der Masse» (1867; опубликовано в 1868 году в Carl’s Repertorium der Experimentalphysik, Vol. 4, pp.355–359), и в Science of Mechanics ( Die Mechanik in ihrer Entwicklung, Historisch-kritisch dargestellt, Leipzig, 1883; перевод Т. Дж. Маккормака, La Salle, IL, 1942) Мах определил соотношение массы двух тел, которые взаимодействуют друг с другом, но в остальном на них не влияют другие тела во Вселенной, как обратное соотношение их соответствующих ускорений ( м 1 / м 2 = a 2 / a 1 ), тем самым преобразовывая третий закон действия и противодействия Ньютона в определение массы.Если конкретное тело выбрано в качестве стандартной единицы массы, масса любого другого тела может быть однозначно определена с помощью простых физических операций. Практический метод сравнения масс путем взвешивания, конечно, еще проще, но логически сложнее, поскольку понятие веса предполагает понятие массы. Хотя определение Маха не вызывает возражений, оно приобрело большую популярность и широко используется в современных научных текстах.
Инерционная и гравитационная масса
В дополнение к своей инертной массе каждое физическое тело обладает гравитационной массой, которая определяет в его активном аспекте силу гравитационного поля, создаваемого телом, и, в его пассивном аспекте, величину на тело которого действует гравитационное поле, создаваемое другими телами.Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, сила притяжения пропорциональна инерционным массам как притягивающего, так и притягиваемого тела. Результирующая пропорциональность инерционной и гравитационной масс одного и того же тела, экспериментально подтвержденная Ньютоном, Фридрихом Бесселем, Роландом фон Этвешем и другими, оставалась в классической физике чисто эмпирической и случайной чертой, тогда как строгая пропорциональность между активной и действующей пассивные гравитационные массы являются прямым следствием третьего закона действия и противодействия Ньютона или, альтернативно, самого определения инертной массы, если постулируемое взаимодействие имеет гравитационную природу.В общей теории относительности, однако, так называемый принцип эквивалентности, который поддерживает неограниченную эквивалентность между равномерно ускоренными системами отсчета и однородными гравитационными полями, подразумевает фундаментальное тождество между инерционной и пассивной гравитационными массами. Кроме того, можно показать, что на основе общей теории относительности активная гравитационная масса тела или динамической системы равна его инертной массе, так что в релятивистской физике, в отличие от физики Ньютона, идентичность всех трех видов масс является необходимое следствие его фундаментальных предположений.
Масса и энергия
В то время как общая теория относительности привела к важному объединению концепции массы, уже специальной теории относительности, с работой Альберта Эйнштейна Зависит ли инерция тела от его энергосодержания? (1905; перепечатано в The Principle of Relativity, New York, 1923), привело к обширному обобщению концепции, показывая эквивалентность массы и энергии, поскольку тело, излучающее излучательную энергию в количестве E , теряет массу. на сумму E / c 2 , где c — скорость света.Последующие исследования, особенно в связи с преобразованиями энергии в ядерной физике, подтвердили общую справедливость формулы E = mc 2 , согласно которой масса и энергия взаимопреобразуемы и один грамм массы дает 9 × 10 20 эрг энергии. Стало также очевидно, что закон сохранения массы Антуана Лавуазье (1789 г.) и закон сохранения энергии Роберта Майера (или Германа Гельмгольца) были только приблизительно правильными и что это была сумма массы и энергии, которая сохранялась в любом физико-химический процесс.
Влияние электромагнитной концепции
Путь к этим далеко идущим выводам теории относительности был в некоторой степени подготовлен уже введением электромагнитной концепции массы в конце девятнадцатого века (Дж. Дж. Томсоном, Оливером Хевисайдом, и Макс Абрахам). Казалось возможным на основе электромагнитной теории Джеймса Клерка Максвелла объяснить инерционное поведение движущихся заряженных частиц с точки зрения индукционных эффектов чисто электромагнитной природы.Эксперименты Вальтера Кауфмана (1902 г.) по отклонению электронов под действием одновременного электрического и магнитного полей и его определение слегка изменяющейся инертной массы электрона в то время, казалось, подтверждали гипотезу о том, что масса электрона и, в конечном итоге, масса каждого элементарная частица, имеет чисто электромагнитную природу. Хотя такие выдающиеся теоретики, как Х.А. Лоренц, Вильгельм Вин и Анри Пуанкаре, принимали эти идеи, согласно которым вся физическая вселенная представляет собой не что иное, как взаимодействие конвективных токов и их излучения с физической реальностью, лишенной всякой материальной субстанции, электромагнитной концепцией Масса должна была уступить место релятивистской концепции, описанной выше.Однако некоторые аспекты электромагнитной концепции массы сохранились и вновь появились в современных теориях поля — в частности, фундаментальный постулат о том, что материя не делает то, что делает, потому что это то, что есть, но это то, что есть, потому что она делает то, что делает. оно делает.
См. Также Аристотель; Бойл, Роберт; Энергия; Ибн Габироль, Соломон бен Иуда; Кант, Иммануил; Кеплер, Иоганнес; Лейбниц, Готфрид Вильгельм; Мах, Эрнст; Максвелл, Джеймс Клерк; Неоплатонизм; Ньютон, Исаак; Святоотеческая философия; Филон Иудей; Плотин; Пуанкаре, Жюль Анри; Прокл; Фома Аквинский, св.
Библиография
Бейнбридж, К. Т. «Эквивалентность массы и энергии». Physical Review 44 (1933): 123.
Комсток Д. Ф. «Отношение массы к энергии». Philosophical Magazine 15 (1908): 1–21.
Джаммер, макс. Понятия массы в классической и современной физике. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета, 1961; Mineola, NY: Dover, 1997.
Lampa, A. «Eine Ableitung des Massenbegriffs». Лотос 59 (1911): 303–312.
Мах, Эрнст. Die Geschichte und die Wurzel des Satzes von der Erhaltung der Arbeit. Prague, 1872.
Pendse, C.G. «О массе и силе в ньютоновской механике». Philosophical Magazine 29 (1940): 477–484.
Уиттакер, Э. Т. «О теореме Гаусса и концепции массы в общей теории относительности». Труды Королевского общества, A, 149 (1935): 384–395.
М. Джаммер (1967)
Энциклопедия философии Джаммер, М.
Определение массы | определить массу
Определение массы
«Количество вещества, содержащегося в объекте», называется массой объекта.
Если в объекте есть «n» частиц, то сумма индивидуальных масс «n» частиц называется массой объекта.
Подробнее о массе:
Масса — фундаментальное свойство объекта. (Основные величины — длина, масса и время.Все другие физические величины, такие как скорость, скорость, вес, могут быть определены в терминах длины, массы и времени).
Масса — неизменное свойство объекта. (Масса тела не меняется с места на место)
Масса обозначается буквой �m�
Единица массы S.I. — килограмм
.
Масса измеряется балочными весами.
Если на Земле тело имеет массу 60 кг, то даже на Луне масса того же тела составляет 60 кг.
Вес меняется от места к месту.(Обычно нас часто путают с терминами масса и вес, вес объекта отличается от веса объекта).
Вес — это сила, с которой тело притягивается к земле. Вес — это произведение массы и ускорения свободного падения (g). W = мг.
Если масса объекта 10 кг, то вес составляет 100 ньютонов. (Вес измеряется в ньютонах.)
Когда объект находится в состоянии покоя, нам нужна сила, чтобы заставить объект двигаться. Точно так же нам нужна сила, чтобы остановить движущийся объект.Объекты обычно противодействуют (сопротивляются) изменению своего состояния. Это свойство известно как инерция.
Масса — это мера инерции. Чем больше масса объекта, тем больше силы требуется для изменения его состояния (покой-движение или движение-покой).
Рабочий пример:
Пример 1: Какая из следующих величин измеряется в килограммах?
A. Вес
B. Force
С. Масса
D. Ускорение
Правильный ответ C.
S.I. единица массы —
Пример 2: Если тело на Земле имеет массу 3000 кг, какова его масса на поверхности планеты Меркурий?
A. 1000 кг
Б. 2000 кг
C. 3000 кг
D. 4000 кг
Правильный ответ: �C�.
Масса объекта никогда не будет меняться от одного места к другому. Его значение постоянно во всей Вселенной.
Пример 3: Какое из следующих свойств тела нельзя изменить, применив силу к объекту?
А.Форма тела.
Б. Размер тела.
C. Вес тела.
D. Масса тела.
Правильный ответ — �D�.
Решение:
Шаг 1: Путем приложения силы можно изменить форму и размер нескольких объектов; следовательно, ответы A и B неверны.
Шаг 2: Вес зависит от силы тяжести места, так как гравитация меняет вес объекта.
Шаг 3: Масса — фундаментальное свойство тела.Его нельзя изменить, применив какое-либо количество силы. На самом деле существует закон сохранения массы, который гласит, что «Масса не создается и не уничтожается».
Связанные термины: Вес | Плотность
% PDF-1.4 % 91 0 объект > эндобдж xref 91 89 0000000016 00000 н. 0000002128 00000 н. 0000003145 00000 н. 0000003656 00000 н. 0000003678 00000 н. 0000004125 00000 н. 0000004280 00000 н. 0000004310 00000 н. 0000006037 00000 п. 0000006059 00000 н. 0000007808 00000 н. 0000007831 00000 н. 0000007862 00000 н. 0000008026 00000 н. 0000008180 00000 н. 0000008486 00000 н. 0000009134 00000 п. 0000009489 00000 н. 0000009520 00000 н. 0000009551 00000 п. 0000009714 00000 н. 0000011251 00000 п. 0000011274 00000 п. 0000011437 00000 п. 0000011468 00000 п. 0000011909 00000 п. 0000013580 00000 п. 0000013603 00000 п. 0000014708 00000 п. 0000014730 00000 п. 0000014761 00000 п. 0000014919 00000 п. 0000015252 00000 п. 0000015410 00000 п. 0000015566 00000 п. 0000015597 00000 п. 0000015927 00000 п. 0000015958 00000 п. 0000015989 00000 п. 0000016289 00000 п. 0000016450 00000 п. 0000016761 00000 п. 0000016792 00000 п. 0000017186 00000 п. 0000017344 00000 п. 0000018414 00000 п. 0000018437 00000 п. 0000019545 00000 п. 0000019567 00000 п. 0000029924 00000 н. 0000030106 00000 п. 0000030185 00000 п. 0000030766 00000 п. 0000030845 00000 п. 0000031082 00000 п. 0000031322 00000 п. 0000031709 00000 п. 0000031941 00000 п. 0000032020 00000 н. 0000034555 00000 п. 0000034638 00000 п. 0000034908 00000 н. 0000036107 00000 п. 0000036188 00000 п. 0000036267 00000 п. 0000036712 00000 п. 0000038553 00000 п. 0000038632 00000 п. 0000038863 00000 п. 0000039046 00000 н. 0000039277 00000 п. 0000039511 00000 п. 0000039687 00000 п. 0000039970 00000 н. 0000040386 00000 п. 0000040465 00000 п. 0000041330 00000 н. 0000041806 00000 п. 0000042033 00000 п. 0000042261 00000 п. 0000042431 00000 п. 0000042510 00000 п. 0000042861 00000 п. 0000042940 00000 п. 0000043179 00000 п. 0000043258 00000 п. 0000048392 00000 п. 0000002267 00000 н. 0000003123 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 92 0 объект > / Метаданные 90 0 R / PageMode / UseOutlines >> эндобдж 178 0 объект > поток HSILa ~ I Pv: n @ B4 ߽ — *.
A 旼}
Объяснитель: что такое масса?
Когда дело доходит до электронов, бозонов Хиггса или фотонов, они мало что интересуют. У них есть спин, заряд, масса и… вот и все.
Иногда они несут лишь исчезающее количество некоторых из этих функций. Итак, масса частицы — важное свойство для понимания, потому что оно лежит в основе физики фундаментальных частиц.
Что же такое масса в смысле ее физического смысла? Почему одни частицы обладают массой, а другие — нет? И вы можете подумать, что это не важно, но самый большой вопрос: почему частицы вообще имеют массу?
Чтобы ответить на эти вопросы и выйти за рамки того, что Альберт Эйнштейн знал о массе, давайте погрузимся в физику элементарных частиц и общую теорию относительности.
Его мера
Один профессор однажды сказал мне, что лучшее определение физического свойства — это способ измерения. Следуя этому определению, давайте посмотрим, как мы измеряем массу.
Когда вы наступаете на весы, нравится вам это или нет, они регистрируют ваш вес. Это потому, что Земля притягивает вас силой гравитации. Сила между вами и Землей существует, потому что и вы, и Земля имеете массу.
Ваш вес основан на вашей массе на Земле.Flickr / Стефани Сикор, CC BYЕсли вы встанете на ту же шкалу на Луне, то будет зафиксирована часть вашего веса на Земле. Около одной шестой, если быть точным. (Никогда не было более эффективной диеты: сбросить 83% веса тела, просто полетев на Луну.)
Вес вашей Луны меньше, потому что масса Луны меньше массы Земли, а гравитационная сила между Луной и вами пропорциональна массе Луны ( M ) и вашей массе ( M ).Это определяется формулой F = GMm / (R 2 ) , где R — радиус Луны, а G — гравитационная постоянная Ньютона.
Масса — это заряд гравитационного взаимодействия, без которого гравитационная сила не существует. Физики называют это проявление массы гравитационной массой.
Когда вы открываете дверь, вы должны толкать ее с силой, иначе дверь не сдвинется с места. Это потому, что масса двери проявляется как инерция, то есть она противодействует вам, чтобы изменить состояние ее движения.
Второй закон Ньютона гласит, что сила, необходимая для изменения состояния движения объекта, пропорциональна его инерционной массе ( F = ma ). Легкую дверь легче толкнуть, чем тяжелую, с таким же ускорением.
Масса унифицированная
Эйнштейн соединил гравитационную и инертную массу через свой принцип гравитационной эквивалентности. Принцип эквивалентности просто говорит, что гравитационная и инертная масса — одно и то же.
Однако это простое утверждение в сочетании с математической идеей о том, что уравнения физики не должны зависеть от системы отсчета, ведет очень далеко.Основным следствием принципа эквивалентности являются гравитационные уравнения Эйнштейна. Эти уравнения определяют, как масса искривляет пространство и искажает время.
Смысл уравнений гравитации Эйнштейна прост: масса искривляет пространство-время, а искривленное пространство-время перемещает массу. Если вы когда-нибудь видели монету, спускающуюся по спирали в форме воронки, желающей удачи, вы понимаете, о чем я говорю.
Согласно геометрической картине гравитации Эйнштейна, Земля вращается вокруг Солнца, потому что оно создает гравитационный колодец в форме воронки в ткани пространства-времени, а Земля вращается в нем так же, как монета вращается в колодце желаний.
Если бы у Солнца не было массы, вокруг него не существовало бы гравитационного колодца, и Земля немедленно полетела бы. Если бы Земля не имела массы, она не чувствовала бы кривизны колодца и улетела бы по прямой линии. Это общая теория относительности в ореховой скорлупе в форме воронки.
Эйнштейн знал все это и многое другое. Ведь он написал книги по теории относительности — как специальной, так и общей. Он выяснил, как масса связана с гравитацией и энергией.
Первое соотношение заключено в его уравнение гравитационного поля, а второе — широко известное E = mc 2 .К сожалению, ему так и не удалось узнать, ПОЧЕМУ что-либо обладает свойством массы.
Больше массы
Современная физика фундаментальных частиц дала нам ответ в 2012 году, когда наконец был открыт бозон Хиггса.
Вопрос довольно важный, потому что, как мы видели ранее, без массы нет гравитации. Или есть? Ну, вообще-то, есть.
Возьмем, к примеру, фотон. Фотон — это квинтэссенция безмассы. Согласно нашему нынешнему пониманию, один из самых глубоких фундаментальных законов физики элементарных частиц, называемый калибровочной симметрией, не позволяет любым частицам-носителям силы, включая фотоны, приобретать даже малейшую массу.
Тем не менее, фотон притягивается к Солнцу. Наблюдения ясно показывают, что свет от далекой галактики, расположенной точно за Солнцем, можно наблюдать по обе стороны от Солнца. Тот факт, что гравитационное поле Солнца искривляет свет, был использован для доказательства правильности общей теории относительности в 1919 году.
Свет взаимодействует с гравитационными полями из-за E = mc 2 . Это уравнение говорит нам, что с точки зрения гравитации энергия и масса эквивалентны.Фотон несет в себе крошечный кусочек энергии, поэтому он слегка притягивается солнцем.
Тот факт, что энергия притягивается, важен, потому что большая часть массы вокруг нас, по сути, является энергией. Известно, что все видимые части галактик и звезд состоят в основном из водорода, который состоит только из протонов и электронов.
Земля состоит из множества различных атомов, но они состоят только из нуклонов (протонов и нейтронов) и электронов. Электроны в 2000 раз легче нуклонов, поэтому их масса гораздо меньше.И что примечательно, большая часть массы протонов и нейтронов — это энергия, запасенная в клее.
Клей (или глюон, говоря научным языком) — это вещество, которое удерживает протоны и нейтроны вместе. Это носитель сильной силы. Энергия связи, хранящаяся в глюонах, составляет большую часть массы протонов, нейтронов, водорода и любого атома в этом отношении.
Роль бозона Хиггса
Мы могли бы остановиться на этом, потому что мы поняли происхождение большей части видимой массы во Вселенной.Эйнштейн не знал, откуда взялась масса макроскопических объектов, но физика элементарных частиц открыла это в конце 20 века.
Однако в этой истории есть еще один поворот. Пожалуй, самый удивительный. Если бы Эйнштейн знал об этом, он бы наверняка полюбил это.
Это роль бозона Хиггса в генерации массы. Бозон Хиггса, который является возбуждением поля Хиггса, обеспечивает массу на фундаментальном уровне: он придает массу элементарным частицам.
История Хиггса началась с серьезной проблемы в физике элементарных частиц. К концу 20 века стало очевидно, что калибровочные симметрии, упомянутые ранее, являются фундаментальными законами и запрещают любую массу носителей силы.
Тем не менее, в 1983 году на Большом электрон-позитроне (LEP) (предшественнике Большого адронного коллайдера (LHC)) были обнаружены массивные силовые переносчики, W- и Z-бозоны.
Это была серьезная загадка: на карту был поставлен один из самых фундаментальных законов природы, калибровочная инвариантность.Отказ от калибровочной инвариантности означал бы начать физику элементарных частиц с нуля.
Удивительно, но умные теоретики придумали, как съесть свой торт и съесть его! Они ввели механизм Хиггса, который позволяет нам сохранять калибровочные симметрии на фундаментальном уровне, но нарушает их так, что в нашей конкретной Вселенной все еще возможны массивные частицы W и Z.
Этот невероятный трюк принес Шелдону Глэшоу, Абдусу Саламу и Стивену Вайнбергу Нобелевскую премию по физике 1979 года.Помимо переносчиков силы, механизм Хиггса также придает массу элементарным частицам материи, объясняя, почему электроны, нейтрино или кварки имеют массу.
Однако вклад массы фундаментального электрона, кварка или нейтрино ничтожен по сравнению с массой, создаваемой клеем вокруг нас. Значит ли это, что Хиггс незначителен на атомном уровне?
Ответ — нет! Без бозона Хиггса электроны не имели бы массы, и все атомы развалились бы. Нейтроны не распадаются, поэтому даже атомные ядра выглядят иначе.В целом Вселенная была бы совсем другим местом, без галактик, звезд и планет.
А потом появились темные вещи
Итак, теперь мы знаем о массе все, не так ли? К сожалению нет. Только 5% массы всей Вселенной составляет обычная материя (масса которой понимается).
Около 70% массы Вселенной составляет темная энергия и около 25% — темная материя.
Мы не только не имеем представления о том, что это за масса, мы даже не знаем, из чего состоит темный сектор.Так что следите за обновлениями, потому что история массы продолжается и в тысячелетие.
Разница между весом и массой и почему это имеет значение
В чем разница между весом и массой? Многие люди используют эти термины как синонимы, но это работает только потому, что все, кроме нескольких из нас, живут на Земле. Если мы начнем поселиться в космических колониях, на Луне или на других планетах, нам нужно будет уточнить, сколько всего в наших вещах. Итак, вот краткая разбивка веса по массе:
Масса: Если бы вы могли подсчитать количество протонов, нейтронов и электронов в объекте (что вы, вероятно, не можете), это было бы единиц измерения единиц. масса.Масса — это, по сути, «сколько вещества» находится в объекте. Да, я знаю, что это всего лишь частичное определение, но пока этого достаточно. Распространенными единицами измерения массы являются килограмм и грамм. Если вы настаиваете на использовании глупых имперских единиц, единицей измерения массы будет слизняк (правда).
Вес: Существует гравитационное взаимодействие между объектами, имеющими массу. Если вы рассматриваете объект, взаимодействующий с Землей, эта сила называется весом. Единицей измерения веса является Ньютон (как и для любой другой силы).Ладно, глупый фунт — это еще и единица веса.
Большинство людей на поверхности Земли могут сказать «вес» или «масса», потому что они пропорциональны друг другу. Если вам известна масса чего-либо (м), то вес (W) можно найти как:
Rhett AllainВ этом выражении г — местное гравитационное поле. Ключевое слово здесь — «местный». Этот расчет гравитационной силы работает только на поверхности Земли. Он не работает (по крайней мере, не очень хорошо) на высоте 100 километров над поверхностью Земли и не работает на Марсе.Только на поверхности Земли существует константа пропорциональности 9,8 Ньютона на килограмм. Поскольку большинство людей живут на поверхности Земли, никто не жалуется на то, что термины «вес» и «масса» означают одно и то же.
Измерение массы с помощью гравитационных весов
Итак, вы хотите найти массу этой стопки стикеров? Просто положите его на весы и запишите показания на дисплее. Как это.
Rhett AllainПримеры массы
Термин «масса» используется для обозначения количества вещества в любом данном объекте.Массу часто путают с весом; однако вес является эталоном, который зависит от силы тяжести при его определении. Например, человек или объект могут быть невесомыми на Луне из-за отсутствия гравитации, но этот же человек или объект сохраняет одинаковую массу независимо от местоположения. Продолжайте читать, чтобы увидеть больше примеров массы как на Земле, так и в нашей Солнечной системе.
Масса предметов быта
Масса измеряется в килограммах (кг) для определения содержания вещества. Ученые используют одно и то же измерение для очень маленьких и огромных предметов.Осмотрите свой дом, чтобы увидеть, сможете ли вы угадать или измерить их массу.
Взгляните на эти примеры массы в повседневных предметах.
| Повседневный объект | Масса | |
| лист бумаги | 0,0045 кг | |
| карандаш | 0,0085 кг | |
| сотовый телефон 0,34 кг | ||
| велосипед | 11.3 кг | |
| собака | 18 кг | |
| средний ребенок | 22 кг | |
| средний взрослый | 77 кг | |
| лошадь | 771 кг | 0автомобиль |
| дом | 45,359 кг |
Масса этих объектов может соответствовать их весу — на Земле. Но если вы отправите их на планету, где гравитационное притяжение было другим, их масса и вес больше не были бы одинаковыми.Значения массы останутся прежними, а их вес снизится, потому что вес зависит от гравитационного притяжения.
Масса очень больших объектов
Когда вы думаете о слове «массивный», вы наверняка думаете об очень большом предмете. Но как только вы начнете думать об измерении массы, вы обнаружите, что «массивные» предметы имеют довольно большую массу. Вот измерения массы очень больших массивных объектов на Земле.
| Большой объект | Масса |
| большая буровая установка | 36,287 кг |
| самолет | 40,823 кг | космический |
| военный танк ) | 74,842 кг |
| Шаттл (загружен) | 2,000,000 кг |
| Корабль «Титаник» (1912) | 47,454,833 кг |
| круизный лайнер (современный) | |
| 317,514,659 кг |
Масса солнечных объектов
Если вы все еще не знаете, как измерять вес илимасса, возьми в небо. Планеты, звезды, луны и другие небесные объекты могут нарушать законы земного тяготения, но это не значит, что они не имеют массы. Вот несколько примеров массы солнечных объектов и их типа.
| Солнечный объект | Масса | ||
| Солнце (солнце) | 1,9891 x 10 30 кг | ||
| Юпитер (планета) | x 10 | Сатурн (планета) | 5.6846 x 10 26 кг |
| Нептун (планета) | 1,0243 x 10 26 кг | ||
| Уран (планета) | 8,6832 x 10 25 кг | ||
| 90 Земля (планета) | 5.9736 x 10 24 кг | ||
| Венера (планета) | 4.8685 x 10 24 кг | ||
| Марс (планета) | 6.4185 x 10 23 кг | ||
| Меркурий (планета) | 3.302 x 10 23 кг | ||
| Луна (спутник Земли) | 7,349 x 10 22 кг | ||
| Ганимед (спутник Юпитера) | 1,482 x 10 23 кг | ||
| 1,076 x 10 23 кг | |||
| Ио (спутник Юпитера) | 8,94 x 10 22 кг | ||
| Европа (спутник Юпитера) | 4,80 x 10 22 кг | ||
| Титан (спутник Сатурна) | 1.345 x 10 23 кг | ||
| Рея (спутник Сатурна) | 2,3166 x 10 21 кг | ||
| Япет (спутник Сатурна) | 1,9739 x 10 21 кг | ||
| 1,08 x 10 19 кг | |||
| Ариэль (спутник Урана) | 1,35 x 10 21 кг | ||
| Тритон (спутник Нептуна) | 2,147 x 10 22 кг | ||
| Плутон (карликовая планета) | 1.305 x 10 22 кг | ||
| 65 Кибела (астероид) | ~ 1,15 x 10 19 кг | ||
| 7 Ирис (астероид) | 1,0 x 10 19 кг | ||
| (астероид) | 1.0 x 10 19 кг |
Это все примеры различных солнечных объектов вместе с массой каждого объекта. Каждый объект имеет собственное уникальное количество вещества и, следовательно, свою массу.
Как определить массу объекта
Определить массу объекта не так просто, как положить его на шкалу.Как мы вообще смогли бы измерить планеты или астероиды, если бы это было все, что для этого требовалось?
Вы находите объект со следующими уравнениями:
- масса = объем x плотность (m = vxd)
- масса = вес / гравитация (m = w / g)
Найдя массу объекта, вы можете определить его вес (измеренный в ньютонах) умножив массу на величину гравитационного поля (g = 9,8 м / с 2 на Земле). Когда вы измеряете что-либо на шкале, это преобразование делается за вас.Даже это уравнение показывает, что масса не требует силы тяжести как части своего расчета, в то время как вес требует.
Масса и энергия
Масса считается эквивалентом содержания энергии в объекте. Есть известное уравнение, созданное Альбертом Эйнштейном, которое позволяет преобразовать массу в содержание энергии.
Уравнение: E = mc 2
В этом уравнении E = энергия, m = масса и C = скорость света. Если вы знаете энергию объекта или его массу и скорость света, вы можете затем использовать это уравнение для определения недостающего элемента в уравнении.
Масса и энергия — как работает специальная теория относительности
Масса имеет два одинаково важных определения. Одно из них — это общее определение, которому учат большинство старшеклассников, а другое — более техническое определение, используемое в физике.
Обычно масса определяется как мера того, сколько вещества содержит объект или тело — общее количество субатомных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в объекте. Если вы умножите свою массу на силу притяжения Земли, вы получите вес .Итак, если вес вашего тела колеблется из-за еды или упражнений, на самом деле меняется ваша масса. Важно понимать, что масса не зависит от вашего положения в пространстве. Масса вашего тела на Луне равна его массе на Земле. С другой стороны, гравитационное притяжение Земли уменьшается по мере удаления от Земли. Таким образом, вы можете похудеть, изменив высоту, но ваша масса останется прежней. Вы также можете похудеть, живя на Луне, но опять же ваша масса останется прежней.
В физике масса определяется как сила, необходимая для ускорения тела. В физике масса очень тесно связана с энергией. Масса зависит от движения тела относительно движения наблюдателя. Если тело в движении измеряет его массу, она всегда одинакова. Однако, если наблюдатель, который не движется вместе с телом, измеряет массу тела, наблюдатель увидит увеличение массы, когда объект ускоряется. Это называется релятивистской массой .Следует отметить, что физика фактически перестала использовать это понятие массы и теперь занимается в основном с точки зрения энергии (см. Раздел об объединении массы и энергии). На данном этапе это определение массы может быть немного туманным, но важно знать концепцию. Это должно стать более ясным при обсуждении специальной теории относительности. Здесь важно понять, что существует связь между массой и энергией.
Энергия
Энергия — это мера способности системы выполнять «работу».Она существует во многих формах… потенциальной, кинетической и т. Д. Закон сохранения энергии говорит нам, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена; его можно только преобразовать из одной формы в другую. Эти отдельные формы энергии не сохраняются, но сохраняется общее количество энергии. Если вы уроните бейсбольный мяч с крыши, мяч приобретет кинетическую энергию в момент, когда он начнет двигаться. Прямо перед тем, как вы уронили мяч, в нем была только потенциальная энергия. Когда мяч движется, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.Аналогичным образом, когда мяч ударяется о землю, часть его энергии преобразуется в тепло (иногда называемое тепловой энергией или тепловой кинетической энергией). Если вы пройдете каждую фазу этого сценария и просуммируете энергию для системы, вы обнаружите, что количество энергии для системы всегда одинаково.
В следующем разделе мы рассмотрим свойства света.