Varhaislapsuudesta asti tuttu käsite on massa. Ja kuitenkin fysiikan aikana sen tutkimukseen liittyy joitain vaikeuksia. Siksi on tarpeen määritellä selkeästi, mikä massa on. Kuinka voit tunnistaa hänet? Ja miksi se ei ole sama kuin paino?
Massan määritys
Tämän arvon luonnollinen tieteellinen merkitys on, että se määrittää kehon sisältämän aineen määrän. Sen nimeämiseen on tapana käyttää latinalaista kirjainta m. Standardijärjestelmän mittayksikkö on kilogramma. Tehtävissä ja arjessa käytetään usein myös järjestelmän ulkopuolisia: grammoja ja tonneja.
Koulussa fysiikan kurssilla vastaus kysymykseen: "Mikä on massa?" annettu inertiailmiön tutkimuksessa. Sitten se määritellään kehon kyvyksi vastustaa muutosta liikkeensä nopeudessa. Siksi massaa kutsutaan myös inertiksi.
Mikä on paino?
Ensinnäkin se on voima, eli vektori. Massa on skalaarisuure. Painovektori on aina kiinnitetty tukeen tai ripustukseen ja on suunnattu samaan suuntaan kuin painovoima, eli pystysuoraan alas.
Painon laskentakaava riippuu siitä, onkotämä tuki (jousitus). Järjestelmän lepotilassa käytetään seuraavaa lauseketta:
Р=mg, jossa Р (englanninkielisissä lähteissä W-kirjain) on kehon paino, g on vapaan pudotuksen kiihtyvyys. Maapallolla g:n oletetaan yleensä olevan 9,8 m/s2.
Massakaava voidaan johtaa siitä: m=P / g.
Kun liikutaan alaspäin eli painon suuntaan, sen arvo pienenee. Siksi kaava tulee:
Р=m (g - a). Tässä "a" on järjestelmän kiihtyvyys.
Toisin sanoen, kun nämä kaksi kiihtyvyyttä ovat yhtä suuret, painottomuuden tila havaitaan, kun ruumiinpaino on nolla.
Kun keho alkaa liikkua ylöspäin, puhutaan painonnoususta. Tässä tilanteessa syntyy ylikuormitustila. Koska ruumiinpaino kasvaa ja sen kaava näyttää tältä:
P=m (g + a).
Miten massa liittyy tiheyteen?
Hyvin yksinkertainen. Mitä suurempi on sen aineen tiheys, josta keho koostuu, sitä tärkeämpi sen massa on. Loppujen lopuksi tiheys määritellään kahden suuren suhteeksi. Ensimmäinen näistä on massa, tilavuus on toinen. Tämän arvon osoittamiseksi valittiin kreikkalainen kirjain ρ. Mittayksikkö on kilogramman suhde kuutiometriin.
Yllä olevan perusteella massakaava on seuraavassa muodossa:
m=ρV, jossa kirjain V tarkoittaa kappaleen tilavuutta.
Viihdyttäviä tehtäviä
Kun olet selvittänyt kysymyksen siitä, mikä massa on, voit alkaa ratkaista ongelmia. Ne heistäjotka sisältävät kiinnostavaa sisältöä, pitävät opiskelijat kiinnostuneempia.
Tehtävä numero 1. Kunto: Nalle Puh annettiin kaksi identtistä litran kattilaa. Toinen sisältää hunajaa, toinen öljyä. Mistä tietää, mikä hunaja on sisällä avaamatta niitä?
Päätös. Hunajan tiheys on suurempi kuin voin. Ensimmäinen on 1430 kg/m3 ja toinen on 920 kg/m3. Siksi samalla ruukkutilavuudella hunajaa sisältävä ruukku on raskaampi.
Jotta voit vastata ongelman kysymykseen tarkemmin, sinun on laskettava ruukuissa olevan hunajan ja öljyn massa. Niiden tilavuus tunnetaan - se on 1 litra. Mutta laskelmissa tarvitset arvon kuutiometreinä. Joten ensimmäinen asia, joka sinun on tehtävä, on kääntää. Yksi m3 sisältää 1000 litraa. Siksi tulosta laskeessasi sinun on otettava tilavuusarvo, joka on 0,001 m3.
Voidaan nyt käyttää massakaavaa, jossa tiheys kerrotaan tilavuudella. Yksinkertaisten laskelmien jälkeen saatiin seuraavat massa-arvot: 1,43 kg ja 0,92 kg hunajalle ja öljylle, vastaavasti.
Vastaus: hunajaruukku on raskaampi.
Ongelma nro 2. Kunto: Klovni nostaa ilman ongelmia painon, johon on kirjoitettu, että sen paino on 500 kiloa. Mikä on painon todellinen massa, jos sen tilavuus on 5 litraa ja materiaali on korkkia?
Päätös. Taulukosta sinun on löydettävä korkin tiheyden arvo. Se on 240 kg/m3. Nyt sinun täytyy kääntää tilavuuden arvo, saat 0,005 m3.
Näiden määrien tiedossa ei ole vaikeaa käyttää jo tunnettua kaavaalaske väärennetyn painon massa. Se on yhtä suuri kuin 1,2 kg. Nyt ymmärrän, miksi klovni ei ole ollenkaan kova.
Vastaa. Kahvakuulon todellinen massa on 1,2 kg.
Ongelma nro 3. Kunto: Genie istui lampussa, jonka voimakkuutta ei tiedetä. Mutta sen tiheys oli sillä hetkellä 40 000 kg/m3. Kun se vapautettiin pullosta, sillä alkoivat olla tavallisen ihmiskehon parametrit: tilavuus 0,08 m3, tiheys 1000 kg/m3. Mikä on lampun voimakkuus?
Päätös. Ensin sinun on selvitettävä sen massa normaalitilassa. Se on yhtä suuri kuin 80 kg. Nyt voimme siirtyä etsimään lampun voimakkuutta. Oletetaan, että Jean vie kaiken sen sisällä olevan tilan. Sitten sinun on jaettava massa tiheydellä, eli 80 luvulla 40 000. Arvo on 0,002 m3. Mikä on yhtä kuin kaksi litraa.
Vastaa. Lampun tilavuus on 2 litraa.
Massalaskentaongelmat
Jatkoa keskustelulle siitä, mitä massa on, tulisi olla elämään liittyvien tehtävien ratkaisu. Tässä on kaksi tilannetta, jotka osoittavat selkeästi tiedon soveltamisen käytännössä.
Ongelma nro 4. Tilanne: Vuonna 1979 tapahtui tankkerionnettomuus, jonka seurauksena öljyä pääsi lahteen. Sen liukan halkaisija oli 640 m ja paksuus noin 208 cm. Mikä on valuneen öljyn massa?
Päätös. Öljyn tiheys on 800 kg/m3. Jotta voit käyttää jo tunnettua kaavaa, sinun on tiedettävä pisteen tilavuus. Se on helppo laskea, jos otamme paikallaan sylinterin. Sitten tilavuuskaava on:
V=πr2h.
Lisäksi r on säde ja h on sylinterin korkeus. Tällöin tilavuus on 668794,88 m3. Nyt voit laskea massan. Siitä tulee näin: 535034904 kg.
Vastaus: öljyn massa on suunnilleen 535036 tonnia.
Ongelma 5. Kunto: Pisimmän puhelinkaapelin pituus on 15151 km. Mikä on sen valmistukseen käytetyn kuparin massa, jos johtimien poikkileikkaus on 7,3 cm2?
Päätös. Kuparin tiheys on 8900 kg/m3. Tilavuus määritetään kaavalla, joka sisältää pohjan pinta-alan ja sylinterin korkeuden (tässä kaapelin pituuden) tulon. Mutta ensin sinun on muutettava tämä alue neliömetriksi. Eli jaa tämä luku 10000:lla. Laskelmien jälkeen käy ilmi, että koko kaapelin tilavuus on suunnilleen 11000 m3.
Nyt sinun täytyy kertoa tiheys- ja tilavuusarvot saadaksesi selville, mikä massa on. Tuloksena on luku 97900000 kg.
Vastaus: kuparin massa on 97900 tonnia.
Toinen joukkohaaste
Ongelma 6. Kunto: Suurin 89867 kg painava kynttilä oli halkaisij altaan 2,59 m. Mikä oli sen korkeus?
Päätös. Vahan tiheys - 700 kg/m3. Korkeus on löydettävä tilavuuskaavasta. Eli V on jaettava π:n ja säteen neliön tulolla.
Ja itse tilavuus lasketaan massan ja tiheyden mukaan. Se on yhtä suuri kuin 128,38 m3. Korkeus oli 24,38 m.
Vastaus: kynttilän korkeus on 24,38 m.
