Înțelegerea termenilor fizici și cunoașterea definițiilor cantităților joacă un rol important în studiul diverselor legi și pentru rezolvarea problemelor de fizică. Unul dintre conceptele fundamentale este conceptul de masă corporală. Să aruncăm o privire mai atentă la întrebarea: ce este greutatea corporală?
Istorie
Ținând cont de viziunea modernă a fizicii, este sigur să spunem că masa unui corp este o caracteristică care se manifestă în timpul mișcării, în timpul interacțiunii dintre obiecte reale, precum și în timpul transformărilor atomice și nucleare. Cu toate acestea, această înțelegere a masei a luat contur destul de recent, literalmente în primele decenii ale secolului al XX-lea, datorită teoriei relativității creată de Einstein.
Revenind mai departe în istorie, ne amintim că unii filozofi ai Greciei antice credeau că mișcarea nu există, deci nu exista conceptul de masă corporală. Cu toate acestea, a existat un concept de greutate corporală. Pentru a face acest lucru, este suficient să amintim legea lui Arhimede. Greutatea este legată de greutatea corporală. Cu toate acestea, nu au aceeași valoare.
BÎn epoca modernă, datorită lucrărilor lui Descartes, Galileo și mai ales Newton, s-au format conceptele a două mase diferite:
- inerțial;
- gravitațional.
Așa cum sa dovedit mai târziu, ambele tipuri de masă corporală au aceeași valoare, care prin natura sa este caracteristică tuturor obiectelor din jurul nostru.
Inerțiale
Vorbind despre masa inerțială, mulți fizicieni încep să ofere o formulă pentru cea de-a doua lege a lui Newton, în care forța, masa corporală și accelerația sunt conectate într-o singură egalitate. Cu toate acestea, există o expresie mai fundamentală din care Newton însuși și-a formulat legea. Este vorba despre cantitatea de mișcare.
În fizică, impulsul este înțeles ca o valoare egală cu produsul dintre masa corporală m și viteza mișcării sale în spațiu v, adică:
p=mv
Pentru orice corp, valorile p și v sunt variabile vectoriale ale caracteristicii. Valoarea m este o constantă a coeficientului pentru corpul considerat, care leagă p și v. Cu cât acest coeficient este mai mare, cu atât valoarea lui p va fi mai mare la o viteză constantă și cu atât este mai dificilă oprirea mișcării. Adică, masa unui corp este o caracteristică a proprietăților sale inerțiale.
Folosind expresia scrisă pentru p, Newton a obținut celebra sa lege, care descrie matematic schimbarea impulsului. Este de obicei exprimat în următoarea formă:
F=ma
Aici F este forța care acționează asupra unui corp cu masa m și îi conferă o accelerație a. Ca înîn expresia anterioară, masa m este factorul de proporționalitate dintre cele două caracteristici vectoriale. Cu cât masa corpului este mai mare, cu atât este mai dificil să-i schimbi viteza (mai mică decât a) cu ajutorul unei forțe care acționează constant F.
Gravitate
De-a lungul istoriei, omenirea a urmărit cerul, stelele și planetele. Ca urmare a numeroaselor observații din secolul al XVII-lea, Isaac Newton și-a formulat legea gravitației universale. Conform acestei legi, două obiecte masive sunt atrase unul de celăl alt proporțional cu două constante M1 și M2 și invers proporționale cu pătratul lui distanța R dintre ele, adică:
F=GM1 M2 / R2
Aici G este constanta gravitațională. Constantele M1 și M2 sunt numite masele gravitaționale ale obiectelor care interacționează.
Astfel, masa gravitațională a unui corp este o măsură a forței de atracție dintre obiecte reale, care nu are nimic de-a face cu masa inerțială.
Greutatea corporală și masa
Dacă expresia de mai sus este aplicată forței gravitaționale de pe planeta noastră, atunci se poate scrie următoarea formulă:
F=mg, unde g=GM / R2
Aici M și R sunt masa planetei noastre și, respectiv, raza acesteia. Valoarea lui g este accelerația căderii libere familiară fiecărui școlar. Litera m indică masa gravitațională a corpului. Această formulă vă permite să calculați forța de atracție de către Pământ a unui corp cu o masă de m.
Conform celei de-a treia legi a lui Newton, forța F trebuie să fieeste egală cu reacția suportului N pe care se sprijină corpul. Această egalitate ne permite să introducem o nouă mărime fizică - greutatea. Greutatea este forța cu care corpul întinde suspensia sau apasă pe un anumit suport.
Mulți oameni care nu sunt familiarizați cu fizica nu fac distincție între conceptele de greutate și masă. În același timp, sunt valori complet diferite. Se măsoară în diferite unități (masă în kilograme, greutate în newtoni). În plus, greutatea nu este o caracteristică a corpului, ci masa este. Cu toate acestea, puteți calcula masa unui corp m, cunoscând greutatea acestuia P. Acest lucru se face folosind următoarea formulă:
m=P / g
Masa este o singură caracteristică
S-a notat mai sus că masa unui corp poate fi gravitațională și inerțială. În dezvoltarea teoriei sale a relativității, Albert Einstein a pornit de la presupunerea că tipurile marcate de masă reprezintă aceeași caracteristică a materiei.
Până în prezent s-au efectuat numeroase măsurători ale ambelor tipuri de mase corporale în diverse situații. Toate aceste măsurători au condus la concluzia că masele gravitaționale și inerțiale coincid între ele cu precizia instrumentelor care au fost folosite pentru determinarea lor.
Dezvoltarea rapidă a energiei nucleare la mijlocul secolului trecut a aprofundat înțelegerea conceptului de masă, care s-a dovedit a fi legat de energie prin constanta de viteză a luminii. Energia și masa unui corp este o manifestare a unei singure esențe a materiei.
