Одна масса в разных условиях
Сравни ускорение от той же горизонтальной силы и силу тяжести на разных небесных телах.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Горизонтальная сила задана независимо от тяжести, трения нет. Масса не меняется при переключении условий.
Инертность: сопротивление изменению скорости
Масса — мера инертности тела. При одинаковой результирующей силе более массивное тело получает меньшее ускорение. Большая масса не означает обязательную большую скорость: она характеризует, насколько трудно эту скорость изменить.
Массу обозначают m и измеряют в килограммах. В классической механике масса одного и того же тела при переносе с Земли на Луну не меняется. Изменяется сила тяжести, потому что различается ускорение свободного падения.
Масса
Свойство тела, единица кг
Сила тяжести
Взаимодействие с планетой, единица Н
Масса характеризует инертность и не равна весу.
Почему массивный предмет трудно остановить в невесомости?
Отсутствие веса не устраняет массу. Для изменения скорости по-прежнему нужны сила и время.
Сравнение: одинаковое действие
Если на два тела по отдельности действует одна и та же результирующая F, ускорения связаны с массами как a₁/a₂ = m₂/m₁. При одинаковом взаимодействии двух тел равенство модулей сил также позволяет сравнивать массы по их ускорениям.
Если первое тело получает ускорение 2 м/с², а второе 4 м/с² при одинаковой силе, первое вдвое массивнее. Это инерционный способ сравнения, который не требует опоры на гравитационное взвешивание.
Одинаковая сила
m₁a₁ = m₂a₂
Отношение масс
m₁/m₂ = a₂/a₁
Пример
4/2 = 2
При одинаковой силе ускорение обратно пропорционально массе.
Можно ли сравнить массы на орбитальной станции?
Да. Например, по отклику тел на известные силы или по их колебаниям, хотя обычные напольные весы там не работают привычным образом.
Пружинный прибор для измерения силы
Пружинный прибор непосредственно измеряет силу. Пересчёт в массу требует знать условия и ускорение свободного падения.
Briain · Public domain · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Полнолуние крупным планом
На Луне сила тяжести меньше земной, но масса и инертность перенесённого тела сохраняются.
Luc Viatour · CC BY-SA 3.0 · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Взвешивание: что измеряет прибор
Равноплечие весы сравнивают силы тяжести на двух чашах в одном гравитационном поле. Поскольку общий множитель g одинаков, равновесие соответствует равным массам. Пружинные весы измеряют деформацию, связанную с силой, и могут иметь шкалу массы после калибровки.
Если прибор, откалиброванный на Земле, перенести на Луну без перенастройки, показание шкалы в килограммах может стать неверным. Инертная и гравитационная массы совпадают с высокой точностью; это важное экспериментальное свойство природы.
| Способ | Что сравнивают |
|---|---|
| Равноплечие весы | Силы тяжести в одном поле |
| Пружинные весы | Силу по деформации |
| Инерционный опыт | Ускорения при известном действии |
Показание силового прибора в килограммах зависит от его калибровки.
Изменится ли результат равноплечих весов на Луне?
При одинаковом поле на обеих чашах равенство масс сохранится. Уменьшение сил тяжести происходит у обоих грузов одновременно.
Расчёт: масса и плотность
Для однородного тела m = ρV. Плотность показывает массу единицы объёма. При ρ = 1000 кг/м³ и V = 0,002 м³ масса равна 2 кг. Объём 2 л нужно сначала перевести в 0,002 м³.
Для нескольких тел в рамках классической задачи массы складываются. Для неоднородного тела средняя плотность равна mобщ/Vобщ. В интерактиве сравни массу, ускорение от одной силы и силу тяжести на разных небесных телах.
Объём
Перевести в м³
Плотность
Уточнить вещество и условия
Масса
Умножить ρV
В однородном теле масса равна произведению плотности на объём.
Почему одинаковые по размеру кубики имеют разные массы?
При одинаковом объёме различаются плотности их материалов.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 9 класс», § 16. Тема и содержание сверены с файлом «9 класс. Физика — § 16. Масса.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Размеры и цвета учебных схем условны; ограничения каждой модели указаны рядом.