Un concept cu care suntem familiarizați încă din copilărie este masa. Și totuși, în cursul fizicii, unele dificultăți sunt asociate cu studiul acesteia. Prin urmare, este necesar să se definească clar ce este masa. Cum o poți recunoaște? Și de ce nu este egal cu greutatea?
Determinarea masei
Semnificația științifică naturală a acestei valori este că determină cantitatea de materie conținută în organism. Pentru desemnarea sa, se obișnuiește să se folosească litera latină m. Unitatea de măsură în sistemul standard este kilogramul. În sarcini și în viața de zi cu zi, sunt adesea folosite și cele în afara sistemului: grame și tone.
La un curs de fizică la școală, răspunsul la întrebarea: „Ce este masa?” dat în studiul fenomenului de inerţie. Apoi este definită ca abilitatea unui corp de a rezista la schimbarea vitezei de mișcare a acestuia. Prin urmare, masa este numită și inertă.
Ce este greutatea?
În primul rând, este o forță, adică un vector. Masa este o mărime scalară. Vectorul greutate este întotdeauna atașat de suport sau suspensie și este îndreptat în aceeași direcție ca gravitația, adică vertical în jos.
Formula de calcul a greutății depinde dacăacest suport (suspensie). În cazul repausului sistemului, se folosește următoarea expresie:
Р=mg, unde Р (litera W este folosită în sursele engleze) este greutatea corpului, g este accelerația de cădere liberă. Pentru pământ, g este de obicei luat egal cu 9,8 m/s2.
Formula masei poate fi derivată din aceasta: m=P / g.
La deplasarea în jos, adică în direcția greutății, valoarea acesteia scade. Prin urmare, formula devine:
Р=m (g - a). Aici „a” este accelerația sistemului.
Adică, atunci când aceste două accelerații sunt egale, se observă o stare de imponderabilitate când greutatea corporală este zero.
Când corpul începe să se miște în sus, se vorbește despre creșterea în greutate. În această situație, apare o condiție de supraîncărcare. Deoarece greutatea corporală crește, iar formula sa va arăta astfel:
P=m (g + a).
Cum este legată masa de densitate?
Foarte simplu. Cu cât densitatea substanței din care este compus corpul este mai mare, cu atât masa acestuia va fi mai importantă. La urma urmei, densitatea este definită ca raportul dintre două cantități. Prima dintre acestea este masa, volumul este al doilea. Pentru a desemna această valoare s-a ales litera greacă ρ. Unitatea de măsură este raportul dintre kilogram și metru cub.
Pe baza celor de mai sus, formula masei ia următoarea formă:
m=ρV, în care litera V indică volumul corpului.
Sarcini distractive
După ce ai clarificat întrebarea ce este masa, poți începe să rezolvi problemele. Aceia dintre eicare au conținut captivant îi va menține pe studenți mai interesați.
Sarcina numărul 1. Condiție: Winnie the Pooh a primit două oale identice de litri. Unul conține miere, celăl alt conține ulei. Cum să știi în ce miere este fără a le deschide?
Decizie. Densitatea mierii este mai mare decât cea a untului. Primul este de 1430 kg/m3, iar al doilea este de 920 kg/m3. Prin urmare, cu același volum de oale, cel cu miere va fi mai greu.
Pentru a răspunde mai precis la întrebarea problemei, va trebui să calculați masa de miere și ulei în vase. Volumul lor este cunoscut - este de 1 litru. Dar în calcule veți avea nevoie de o valoare în metri cubi. Deci primul lucru de făcut este să traduci. Un m3 conține 1000 de litri. Prin urmare, atunci când calculați rezultatul, va trebui să luați o valoare a volumului egală cu 0,001 m3.
Formula masei poate fi acum utilizată în care densitatea este înmulțită cu volum. După calcule simple, se obțin următoarele valori de masă: 1,43 kg și 0,92 kg, pentru miere și, respectiv, ulei.
Răspuns: vasul cu miere este mai greu.
Problema nr. 2. Stare: Clovnul ridică fără probleme o greutate, pe care scrie că masa lui este de 500 de kilograme. Care este masa reală a unei greutăți dacă volumul acesteia este de 5 litri și materialul din care este făcută este plută?
Decizie. În tabel, trebuie să găsiți valoarea densității plutei. Este egal cu 240 kg/m3. Acum trebuie să traduceți valoarea volumului, obțineți 0,005 m3.
Cunoscând aceste cantități, nu este dificil să folosiți formula deja cunoscută pentrunumărați masa greutății false. Se dovedește a fi egal cu 1,2 kg. Acum înțeleg de ce clovnul nu este greu deloc.
Răspuns. Masa reală a kettlebell-ului este de 1,2 kg.
Problema nr. 3. Starea: Geniul stătea într-o lampă, al cărei volum nu este cunoscut. Dar densitatea sa în acel moment era de 40.000 kg/m3. Când a fost eliberat din sticlă, a început să aibă parametrii unui corp uman obișnuit: volum 0,08 m3, densitate 1000 kg/m3. Care este volumul lămpii?
Decizie. Mai întâi trebuie să-i aflați masa în stare normală. Acesta va fi egal cu 80 kg. Acum putem trece la găsirea volumului lămpii. Vom presupune că Jean ocupă tot spațiul din interiorul acestuia. Apoi trebuie să împărțiți masa la densitate, adică 80 la 40 000. Valoarea va fi 0,002 m3. Care este egal cu doi litri.
Răspuns. Volumul lămpii este de 2 litri.
Probleme de calcul în masă
Continuarea conversației despre ce este masa, ar trebui să fie soluția sarcinilor legate de viață. Iată două situații care vor demonstra clar aplicarea cunoștințelor în practică.
Problema nr. 4. Starea: În 1979, a avut loc un accident de cisternă, în urma căruia petrol a intrat în golf. Slick-ul său avea un diametru de 640 m și o grosime de aproximativ 208 cm. Care este masa uleiului vărsat?
Decizie. Densitatea uleiului este de 800 kg/m3. Pentru a utiliza formula deja cunoscută, trebuie să cunoașteți volumul petei. Este ușor de calculat dacă luăm locul pentru un cilindru. Apoi formula de volum va fi:
V=πr2h.
În plus, r este raza, iar h este înălțimea cilindrului. Apoi volumul va fi egal cu 668794,88 m3. Acum puteți calcula masa. Se va dovedi astfel: 535034904 kg.
Răspuns: masa petrolului este aproximativ egală cu 535036 tone.
Problema5. Stare: Lungimea celui mai lung cablu telefonic este de 15151 km. Care este masa de cupru care a fost fabricată dacă secțiunea transversală a firelor este de 7,3 cm2?
Decizie. Densitatea cuprului este de 8900 kg/m3. Volumul se găsește printr-o formulă care conține produsul dintre suprafața bazei și înălțimea (aici, lungimea cablului) cilindrului. Dar mai întâi trebuie să convertiți această zonă în metri pătrați. Adică, împărțiți acest număr la 10000. După calcule, se dovedește că volumul întregului cablu este aproximativ egal cu 11000 m3.
Acum trebuie să înmulțiți valorile densității și volumului pentru a afla care este masa. Rezultatul este numărul 97900000 kg.
Răspuns: masa cuprului este de 97900 de tone.
O altă provocare în masă
Problema 6. Stare: Cea mai mare lumânare cu o greutate de 89867 kg avea un diametru de 2,59 m. Care era înălțimea ei?
Decizie. Densitatea cerii - 700 kg/m3. Înălțimea va trebui să fie găsită din formula de volum. Adică, V trebuie împărțit la produsul lui π și pătratul razei.
Și volumul în sine este calculat după masă și densitate. Se dovedește a fi egal cu 128,38 m3. Înălțimea a fost de 24,38 m.
Răspuns: înălțimea lumânării este de 24,38 m.
