Ответьте на вопрос: «Какую тележку (рис. 117) легче привести в движение: порожнюю или груженую?» А затормозить? Почему? У них разная масса . Чем больше масса тела, тем труднее его вывести из состояния покоя и тем труднее его потом остановить. Иначе говоря, чем больше масса, тем в большей степени тело стремится сохранить свое состояние покоя или движения.
Рис. 117
Свойство тела сохранять постоянным состояние покоя или состояние движения называют инерцией . Значит, масса - мера инерции (инертности). Обозначается масса буквой m.
Вы можете сами привести множество примеров, доказывающих, что массивное тело труднее разогнать, но и труднее остановить.
От чего зависит масса тела?
Сравните целое яблоко и половину яблока. Где вещества больше? Конечно же, в целом яблоке. Но и масса его в 2 раза больше, чем половины. Значит, чем больше данного вещества в теле, тем больше его масса .
Основной единицей массы в СИ является 1 килограмм (1 кг) . Есть еще кратные единицы массы - тонна (т) и центнер (ц):
1 т = 1000 кг = 1 . 10 3 кг;
1 ц = 100 кг = 1 . 10 2 кг;
и дольные единицы массы - грамм (г) и миллиграмм (мг):
1 г = 0,001 кг = 1 . 10 -3 кг;
1 мг = 0,001 г = 0,000 001 кг = 1 . 10 -6 кг.
А если сравнить массы тел из разных веществ, количество молекул (атомов) в которых одинаково? Будут ли они равны?
Массой (т. е. инерцией) обладает каждая молекула (атом). Массу всего тела можно рассматривать как сумму масс всех его молекул. Но поскольку массы молекул (атомов) различных веществ неодинаковы, то при равном их числе в двух телах (например, в алюминиевой и чугунной деталях) массы этих тел будут сильно различаться. Масса чугунной детали будет больше массы алюминиевой.
Измеряют массу с помощью весов (рис. 118). С весами и способом измерения массы на них вы познакомитесь, выполняя лабораторную работу.
Рис. 119
Подумайте и ответьте
- Что характеризует масса?
- Что такое инерция?
- Как зависит масса тела от числа частиц в нем?
- В каких единицах измеряется масса?
Интересно знать
Так же, как для метра и секунды, люди пытались найти эталон для массы. В древности за единицу массы принималась масса зерна какоголибо злака. Так, например, до сих пор при работе с драгоценными камнями ювелиры пользуются единицей 1 карат (примерно 0,2 г). В старину за один карат принималась масса семени одного из видов бобов. Более крупные единицы определяли массой того или иного количества зерен.
Комиссия, создававшая метрическую систему мер, за единицу массы приняла 1 килограмм. По определению, данному комиссией, 1 килограмм равен массе чистой воды в объеме V = 1 дм 3 при температуре t = 4°С. Однако этот эталон имел недостатки. Дециметр, как дольная единица метра, изменялся вместе с уточнением эталона метра. Кроме того, точность измерения объема заметно меньше точности измерения массы.
В настоящее время за единицу массы в Международной системе единиц (СИ) принят 1 килограмм (1 кг). Это масса эталонной гири, представляющей собой цилиндр, отлитый из сплава платины и иридия.
Сделайте дома сами
Подвесьте на нитях большое яблоко и маленькое (рис. 119, а). Разведите нити с яблоками на некоторый угол (рис. 119, б) и отпустите. Заметьте, какое из яблок после удара отклонилось больше. Почему?
Рис. 119
Когда футболист или волейболист бьют по мячу, то мяч послушно летит в заданном направлении, а вот спортсмен остается на месте, хотя его руки или ноги тоже ощущают на себе воздействие мяча. Все знают это по игре в пляжный волейбол - руки потом красные и побаливают. Но воздействие на мяч и руку во время удара разное.
Это потому, что масса мяча и человека отличается. Если же одним мячом попасть по другому, спокойно лежащему, то разлетятся в разные стороны оба мяча, и притом, с приличной скоростью. Это потому что массы мячей примерно равны. Масса - это мера инертности тела. Чем меньшей инертностью обладает тело, тем меньше его масса, и поэтому мяч летит легко и далеко при ударе. А человек обладает гораздо большей инертностью, то есть массой, и, соответственно, почти не ощущает на себе воздействие мяча.
Масса тела в физике: измерение массы
Знакомство с понятием массы тела в физике начинают в седьмом классе. За единицу измерения массы тела принят один килограмм. А на практике применяют и другие единицы - грамм, миллиграмм, тонна и т.п. Для измерения массы тела существуют разные способы. Один из них - это сравнение скоростей тел после взаимодействия. Например, если один мяч после столкновения полетел в два раза быстрее другого, то, очевидно, что он в два раза легче. Иной, более простой и привычный нам способ измерения массы заключается в измерении массы тела на весах, то есть взвешивании, если говорить по-простому. При взвешивании сравнивается масса тела с телами , массы которых известны - специальными гирями. Гири существуют по 1, 2 килограмма, по 100, 200, 500 грамм и так далее. Существуют также специальные аптечные гири весом в несколько грамм. Тело весом в несколько миллиграмм, например, комара можно взвесить на специальных аналитических весах. В настоящее время почти повсеместно используют для взвешивания не механические, а электронные весы , в принципе действия которых лежит воздействие веса тела на специальный датчик, который преобразует этот вес в определенный электрический сигнал. Но суть остается та же - мы заранее знаем, какое воздействие оказывает тот или иной вес на датчик, и поэтому можем по получаемым от датчика сигналам судить о весе предмета, преобразовывая этот сигнал в цифры на табло.
Расчет массы тела очень крупных объектов, таких как земля, солнце или луна, а также, очень мелких объектов: атомов, молекул производят иными способами - через измерение скоростей и иных физических величин, входящих в различные законы физики вместе с массой.
§ 20. Масса тела. Единицы массы — Физика 7 класс (Перышкин)
Краткое описание:
Есть инерция, а есть инертность. Инерция – это физическое явление, инертность – это свойство тел. Все тела обладают этим свойством, все тела инертны. Это означает, что у каждого тела скорость меняется не сразу под действием другого тела, некоторое время она сохраняется. У каких-то тел скорость изменить легче, это происходит быстро и с меньшим усилием при воздействии. У каких-то тел всё наоборот – скорость изменить трудно, это происходит медленно, усилия нужны значительные. Значит, есть тела разной инертности. Как измерять инертность? Что служит мерой инертности тел? Это всем знакомая величина – масса.О массе как мере инертности, об единицах измерения массы идёт речь в параграфе двадцать. Прочитав его, вы узнаете, какая единица массы является основной, как переводить значения масс тел из одних единиц в другие. Познакомитесь с эталоном массы, который хранится во Франции (а одна копия его есть и в нашей стране). Научитесь прогнозировать (вычислять), как изменится скорость тел при взаимодействии.
Скорости, с которыми покоящиеся вначале тела будут двигаться после взаимодействия, могут или значительно отличаться друг от друга (скорости пули и ружья ), или быть почти одинаковыми (скорости человека и небольшой лодки). Чем это можно объяснить?
Посмотрим еще раз, как происходит взаимодействие тележек, но теперь для опыта используем разные тележки (рис. 41). После пережигания нити тележки разъедутся с разными скоростями. Это происходит потому, что тележки обладают разными массами. Тележка, которая после взаимодействия движется с меньшей скоростью, имеет большую массу. Скорости тел после взаимодействия можно измерить. По этим скоростям сравнивают массы взаимодействующих тел. Например, скорости тележек до взаимодействия равны нулю, после взаимодействия скорость одной тележки 20 см/с, скорость другой - 40 см/с. Так как скорость второй тележки в 2 раза больше скорости первой, то ее масса в 2 раза меньше массы первой тележки.
Если же после взаимодействия тележек скорости их одинаковы, то, значит, одинаковы и их массы. Этот случай мы наблюдали в опыте с одинаковыми тележками (рис. 38).
Когда человек прыгает из лодки на берег, то происходит взаимодействие лодки и человека. Лодка приобретает скорость, направленную в сторону, противоположную прыжку человека. Если масса лодки больше массы человека, то ее скорость будет меньше скорости прыгнувшего человека. Если массы, лодки и человека одинаковы, то и скорости их после взаимодействия будут одинаковыми.
При рассмотрении взаимодействия тел мы ознакомились с физической величиной, называемой массой тела. Понятие массы будет раскрываться по мере дальнейшего изучения физики. Пока же нужно запомнить, что каждое тело - человек, стол, Земля, капля воды - обладает массой и сравнивать массы тел можно по скоростям, приобретенным покоящимися телами при их взаимодействии.
За единицу массы принят килограмм - 1 кг.
Килограмм - это масса эталона (тщательно изготовленного образца). Эталон отлит из сплава двух металлов: платины и иридия. Международный эталон килограмма (рис. 42) хранится во Франции в г, Севре, близ Парижа. С эталона массы с большой точностью изготовлены копии для других стран.
В практике используются также единицы массы, большие или меньшие килограмма: тонна (т), грамм (г), миллиграмм (мг).
1 т = 1000 кг, 1 г = 0,001 кг, 1 мг = 0,000001 кг.
Современная физика располагает совершенными способами измерений, которые позволяют с большой точностью определять размеры и массы мельчайших частиц вещества - молекул. В настоящее время определены массы молекул всех веществ. Наименьшую массу имеет молекула водорода. Ее масса равна 0,0000000000000000000000033 г, или 33/10 25 . Если кончиком тонко отточенного карандаша нанести на бумагу точку, то масса графита, оставшегося на бумаге, будет в миллионы раз больше массы этой молекулы.
Масса молекулы ртути в 100 раз, кислорода - в 16 раз, воды - в 9 раз больше массы молекулы водорода.
Вопросы. 1. Опишите опыт по взаимодействию двух разных тележек. 2. Какая из этих тележек обладает большей массой? 3. Приведите пример, из которого видно, как сравнивают массы тел по приобретенным ими скоростям, 4. Что принято за единицу массы? 5. Какие еще единицы массы вы знаете?
Упражнения . 1. Почему небольшая лодка при прыжке человека с нее отходит назад 10 почти с такой же скоростью, с какой выпрыгивает человек? 2. При выстреле из ружья его следует плотно прижимать к плечу. Почему скорость отдачи при этом уменьшается? 3. При изготовлении охотничьих патронов учитывают массу ружья: для легких ружей заряд дроби делают меньше, чем для тяжелых. Объясните почему. 4. Человек выпрыгнул с неподвижной лодки со скоростью 5 м/с, лодка при этом отошла со скоростью 0,5 м/с. Во сколько раз масса лодки больше массы человека? .
«Физика - 10 класс»
Инертность тела.
Мы уже говорили о явлении инерции.
Именно вследствие инерции покоящееся тело приобретает заметную скорость под действием силы не сразу, а лишь за некоторый интервал времени.
Инертность - свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.
Ускорение возникает сразу, одновременно с началом действия силы, но скорость нарастает постепенно.
Даже очень большая сила не в состоянии сообщить телу сразу значительную скорость.
Для этого нужно время.
Чтобы остановить тело опять-таки нужно, чтобы тормозящая сила, как бы она ни была велика, действовала некоторое время.
Именно эти факты имеют в виду, когда говорят, что тела инертны , т. е. одним из свойств тела является инертность .
Масса.
Количественной мерой инертности является масса .
Приведём примеры простых опытов, в которых очень отчётливо проявляется инертность тел.
1. На рисунке 2.4 изображён массивный шар, подвешенный на тонкой нити.
Внизу к шару привязана точно такая же нить.
Если медленно тянуть за нижнюю нить, то порвётся верхняя нить: ведь на неё действуют и шар своей тяжестью, и сила, с которой мы тянем шар вниз.
Однако если за нижнюю нить очень быстро дёрнуть, то оборвётся именно она, что на первый взгляд довольно странно.
Но это легко объяснить.
Когда мы тянем за нить медленно, то шар постепенно опускается, растягивая верхнюю нить до тех пор, пока она не оборвётся.
При быстром рывке с большой силой шар получает большое ускорение, но скорость его не успевает увеличиться сколько-нибудь значительно за тот малый промежуток времени, в течение которого нижняя нить сильно растягивается и обрывается.
Верхняя нить поэтому мало растягивается и остаётся целой.
2. Интересен опыт с длинной палкой, подвешенной на бумажных кольцах (рис. 2.5).
Если резко ударить по палке железным стержнем, то палка ломается, а бумажные кольца остаются невредимыми.
3. Наконец, самый, пожалуй, эффектный опыт.
Если выстрелить в пустой пластмассовый сосуд, пуля оставит в стенках правильные отверстия, но сосуд останется целым.
Если же выстрелить в такой же сосуд, заполненный водой, то сосуд разорвётся на мелкие части.
Это объясняется тем, что вода малосжимаема и небольшое изменение её объёма приводит к резкому возрастанию давления.
Когда пуля очень быстро входит в воду, пробив стенку сосуда, давление резко возрастает.
Из-за инертности воды её уровень не успевает повыситься, и возросшее давление разрывает сосуд на части.
Чем больше масса тела, тем больше его инертность, тем сложнее вывести тело из первоначального состояния, т. е. заставить его двигаться или, наоборот, остановить его движение.
В кинематике мы пользовались двумя основными физическими величинами - длиной и временем.
Для единиц этих величин установлены соответствующие эталоны, сравнением с которыми определяются любая длина и любой интервал времени.
Единицей длины является метр, а единицей времени - секунда.
Все другие кинематические величины не имеют эталонов единиц.
Единицы таких величин называются производными.
При переходе к динамике мы должны ввести ещё одну основную единицу и установить её эталон.
В Международной системе единиц (СИ) за единицу массы - один килограмм (1 кг) - принята масса эталонной гири из сплава платины и иридия, которая хранится в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа.
Точные копии этой гири имеются во всех странах.
Приближённо массу 1 кг имеет вода объёмом 1 л при комнатной температуре.
Легко осуществимые способы сравнения любой массы с массой эталона путём взвешивания мы рассмотрим позднее.
Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Динамика - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика
