Jēdziens, ko mēs pazīstam no agras bērnības, ir masa. Un tomēr fizikas gaitā ar tās izpēti ir saistītas zināmas grūtības. Tāpēc ir skaidri jādefinē, kas ir masa. Kā jūs varat viņu atpazīt? Un kāpēc tas nav vienāds ar svaru?
Masas noteikšana
Šīs vērtības dabiskā zinātniskā nozīme ir tāda, ka tā nosaka vielas daudzumu, kas atrodas organismā. Tā apzīmēšanai ir ierasts izmantot latīņu burtu m. Mērvienība standarta sistēmā ir kilograms. Uzdevumos un ikdienā bieži tiek izmantoti arī ārpussistēmas: grami un tonnas.
Skolas fizikas kursā atbilde uz jautājumu: "Kas ir masa?" dots inerces fenomena izpētē. Tad to definē kā ķermeņa spēju pretoties tā kustības ātruma izmaiņām. Tāpēc masu sauc arī par inertu.
Kas ir svars?
Pirmkārt, tas ir spēks, tas ir, vektors. Masa ir skalārs lielums. Svara vektors vienmēr ir piestiprināts pie balsta vai balstiekārtas un ir vērsts tajā pašā virzienā kā gravitācija, t.i., vertikāli uz leju.
Svara aprēķināšanas formula ir atkarīga no tā, vaišis atbalsts (apturēšana). Sistēmas atpūtas gadījumā tiek izmantota šāda izteiksme:
Р=mg, kur Р (angļu avotos lietots burts W) ir ķermeņa svars, g ir brīvā kritiena paātrinājums. Zemei g parasti tiek pieņemts vienāds ar 9,8 m/s2.
No tā var iegūt masas formulu: m=P / g.
Pārvietojoties uz leju, tas ir, svara virzienā, tā vērtība samazinās. Tāpēc formula kļūst:
Р=m (g - a). Šeit "a" ir sistēmas paātrinājums.
Tas ir, kad šie divi paātrinājumi ir vienādi, tiek novērots bezsvara stāvoklis, kad ķermeņa svars ir nulle.
Kad ķermenis sāk virzīties uz augšu, viņi runā par svara pieaugumu. Šajā situācijā rodas pārslodzes stāvoklis. Tā kā ķermeņa svars palielinās, un tā formula izskatīsies šādi:
P=m (g + a).
Kā masa ir saistīta ar blīvumu?
Ļoti vienkārši. Jo lielāks ir vielas, no kuras sastāv ķermenis, blīvums, jo svarīgāka būs tās masa. Galu galā blīvums tiek definēts kā divu daudzumu attiecība. Pirmais no tiem ir masa, tilpums ir otrais. Lai apzīmētu šo vērtību, tika izvēlēts grieķu burts ρ. Mērvienība ir kilograma attiecība pret kubikmetru.
Pamatojoties uz iepriekš minēto, masas formula ir šāda:
m=ρV, kurā burts V apzīmē ķermeņa tilpumu.
Izklaidējoši uzdevumi
Pēc jautājuma noskaidrošanas par to, kas ir masa, varat sākt risināt problēmas. Tie no tiemkuriem ir saistošs saturs, skolēni būs vairāk ieinteresēti.
Uzdevums Nr. 1. Nosacījums: Vinnijam Pūkam tika uzdāvināti divi vienādi litru katli. Vienā ir medus, otrā ir eļļa. Kā uzzināt, kurš medus atrodas, tos neatverot?
Lēmums. Medus blīvums ir lielāks nekā sviestam. Pirmais ir 1430 kg/m3, bet otrais ir 920 kg/m3. Tāpēc ar tādu pašu katlu tilpumu tas ar medu būs smagāks.
Lai precīzāk atbildētu uz problēmas jautājumu, jums būs jāaprēķina medus un eļļas masa podos. To tilpums ir zināms - tas ir 1 litrs. Bet aprēķinos jums būs nepieciešama vērtība kubikmetros. Tāpēc pirmais, kas jādara, ir tulkot. Viens m3 satur 1000 litrus. Tāpēc, aprēķinot rezultātu, jums būs jāņem tilpuma vērtība, kas vienāda ar 0,001 m3.
Tagad var izmantot masas formulu, kurā blīvums tiek reizināts ar tilpumu. Pēc vienkāršiem aprēķiniem iegūtas šādas masas vērtības: attiecīgi 1,43 kg un 0,92 kg medum un eļļai.
Atbilde: medus pods ir smagāks.
Problēma Nr.2. Stāvoklis: Klauns bez problēmām ceļ smagumu, uz kura rakstīts, ka tā masa ir 500 kilogrami. Kāda ir svara faktiskā masa, ja tā tilpums ir 5 litri un materiāls, no kura tas izgatavots, ir korķis?
Lēmums. Tabulā jāatrod korķa blīvuma vērtība. Tas ir vienāds ar 240 kg/m3. Tagad jums ir jāpārtulko skaļuma vērtība, jūs saņemsiet 0,005 m3.
Zinot šos daudzumus, nav grūti izmantot jau zināmo formulusaskaitīt viltus svara masu. Tas izrādās vienāds ar 1,2 kg. Tagad es saprotu, kāpēc klauns nemaz nav grūts.
Atbilde. Faktiskā tējkanna masa ir 1,2 kg.
Problēma Nr.3. Stāvoklis: Džins sēdēja lampā, kuras skaļums nav zināms. Bet tā blīvums tajā brīdī bija 40 000 kg/m3. Kad tas tika izlaists no pudeles, tam sāka būt parasta cilvēka ķermeņa parametri: tilpums 0,08 m3, blīvums 1000 kg/m3. Kāds ir lampas tilpums?
Lēmums. Vispirms jums ir jānoskaidro tā masa normālā stāvoklī. Tas būs vienāds ar 80 kg. Tagad mēs varam pāriet uz lampas skaļuma atrašanu. Mēs pieņemsim, ka Žans tajā aizņem visu telpu. Tad jums ir jāsadala masa ar blīvumu, tas ir, 80 ar 40 000. Vērtība būs 0,002 m3. Kas ir vienāds ar diviem litriem.
Atbilde. Lampas tilpums ir 2 litri.
Masu aprēķināšanas problēmas
Sarunas turpinājumam par to, kas ir masa, vajadzētu būt ar dzīvi saistīto uzdevumu risināšanai. Šeit ir divas situācijas, kas skaidri parādīs zināšanu pielietošanu praksē.
Problēma Nr.4. Stāvoklis: 1979.gadā notika tankkuģa avārija, kuras rezultātā līcī nokļuva nafta. Tās slāņu diametrs bija 640 m un biezums aptuveni 208 cm. Kāda ir izlijušās eļļas masa?
Lēmums. Eļļas blīvums ir 800 kg/m3. Lai izmantotu jau zināmo formulu, jāzina vietas tilpums. To ir viegli aprēķināt, ja ņemam vietu cilindram. Tad apjoma formula būs šāda:
V=πr2h.
Turklāt r ir rādiuss, bet h ir cilindra augstums. Tad apjoms būs vienāds ar 668794,88 m3. Tagad jūs varat aprēķināt masu. Tas izrādīsies šādi: 535034904 kg.
Atbilde: naftas masa ir aptuveni vienāda ar 535036 tonnām.
Problēma 5. Stāvoklis: Garākā telefona kabeļa garums ir 15151 km. Kāda ir tā ražošanā izmantotā vara masa, ja vadu šķērsgriezums ir 7,3 cm2?
Lēmums. Vara blīvums ir 8900 kg/m3. Tilpumu nosaka pēc formulas, kas satur cilindra pamatnes laukuma un augstuma (šeit kabeļa garuma) reizinājumu. Bet vispirms jums ir jāpārvērš šī platība kvadrātmetros. Tas ir, izdaliet šo skaitli ar 10000. Pēc aprēķiniem izrādās, ka visa kabeļa tilpums ir aptuveni vienāds ar 11000 m3.
Tagad jums jāreizina blīvuma un tilpuma vērtības, lai uzzinātu, kāda ir masa. Rezultāts ir skaitlis 97900000 kg.
Atbilde: vara masa ir 97900 tonnas.
Vēl viens masu izaicinājums
6. problēma. Stāvoklis: lielākā svece, kas sver 89867 kg, bija 2,59 m diametrā. Kāds bija tās augstums?
Lēmums. Vaska blīvums - 700 kg/m3. Augstums būs jāatrod no tilpuma formulas. Tas ir, V jādala ar π reizinājumu un rādiusa kvadrātu.
Un pats tilpums tiek aprēķināts pēc masas un blīvuma. Tas izrādās vienāds ar 128,38 m3. Augstums bija 24,38 m.
Atbilde: sveces augstums ir 24,38 m.
