Що таке маса у фізиці? Види маси, формули, маса в сучасній фізиці

Маса у фізиці є одним з основних понять, яке використовується у багатьох законах динаміки і статики. Тому необхідно чітко розібратися, що це за величина. У даній статті розглядається докладно питання, що таке маса у фізиці. Отже, приступимо.

Види, значення

Що таке маса у фізиці? Коротко можна сказати, що під цим терміном розуміють фізичну величину, що властива матерії. Вона визначає її гравітаційні, інерційні та енергетичні властивості. Маса вимірюється в кілограмах в системі СІ.

Проявляє себе ця величина кількома способами. По-перше, існує так звана інерційна маса. Вона визначає можливість змінювати швидкість тіла при дії зовнішньої сили на нього і розраховується за такою формулою: m=F/a. Де a — прискорення, яке виникає в результаті дії сили F. Чим більше інерційна маса, тим складніше розігнати тіло і важче зупинити його.

Ще однією формулою, яка дає відповідь на питання, як знайти у фізиці масу (інерційним), є наступна: m=p/v. Де p — імпульс тіла, v — швидкість.

По-друге, слід сказати про гравітаційної маси. Що таке у фізиці означає цей термін? Це величина, яка є коефіцієнтом пропорційності у формулі для сили гравітаційного тяжіння між двома тілами. Ця формула називається законом всесвітнього тяжіння, записується так: F=G*m1*m2 /r2. Тут r — відстань між тілами, G — постійна гравітації. Маси m1 і m2 показують інтенсивність сили тяжіння F.

Нарешті, по-третє, маса — це величина, що описує енергію, укладену в тілах. Інтерпретація цих величин як єдиної матерії стала можливою завдяки появі теорії відносності Ейнштейна і розвитку атомної галузі промисловості.

В даний час в результаті аналізу великої кількості експериментальних даних доведено, що всі описані види маси є однією і тією ж характеристикою. Наприклад, різниця між інерційною і гравітаційної величиною знаходиться в області похибки вимірюваних приладів.

Маса і вага

При розгляді питання, що таке маса у фізиці, вище було сказано, що вона пропорційна кількості речовини, але не є ним. Тут же скажемо, що вага тіла пропорційна його масі, але нею не є.

Ці поняття часто плутають між собою. Коли ми вимірюємо свою масу тіла в кілограмах з допомогою будь-яких ваг, то насправді ми визначаємо вагу. Під останнім розуміють значення сили, з якою тіло тисне на опору або розтягує нитка, прикріплену до нього.

Вага тіла за абсолютною величиною збігається з силою тяжіння. Розрахунок виконується за формулою: P=m*g. Де g = 9,81 м/с2 — прискорення, яке всім тілам повідомляє тяжіння нашої планети поблизу її поверхні. Остання формула дозволяє визначити масу: m=P/g.

Ваги для вимірювання маси

Ваги підлогові, електронні, ручні, використовувані для вимірювання маси тіла у фізиці, відкалібровані спеціальним чином. Вони показують відразу кілограми. Тобто, перераховують вага в масу за формулою, поданою у пункті вище. Ось так влаштовані ці прилади.

Іншим способом вимірювання маси є ваги з двома плечима важеля. Для визначення даної величини з допомогою таких пристроїв використовують набір еталонних гир. Ними намагаються врівноважити вимірюване тіло.

Розрахунок маси через щільність і обсяг

Як знайти масу у фізиці? Обчислити цю величину можна не тільки застосовуючи різні формули, в які входять значення діючих на тіло сил. Як було відзначено, розглянута характеристика лінійно залежить від кількості речовини. Останнє займає певну частину простору, яка називається об’ємом. А один з одним вони зв’язані через щільність. Пояснимо докладніше.

Відповідна формула, що зв’язує обсяг, масу і щільність у фізиці, виглядає так: m=ρ*V.

Якщо два тіла володіють однаковим об’ємом, але мають різну щільність, маса того тіла, у якого щільність вище. Прикладом таких матеріалів є дерево і метал або пух і камінь. Відповідно, збільшення об’єму тіла при постійній щільності призводить до зростання його маси. Це доводить адитивність останньої.

Маса і бозон Хіггса

В даний час у фізиці існує актуальна і важлива задача, яка полягає у створенні єдиної фізичної теорії спостережуваного Всесвіту. Ця теорія має об’єднати всі існуючі види взаємодії, їх налічується чотири, три з них вже агреговані — це ядерне (сильне), слабке і електромагнітне. Проблема виникла при описі в рамках отриманої теорії явище гравітації.

Вона прямим чином пов’язана з масою тіла. Причиною існування останньої є так званий бозон Хіггса. Ця елементарна частинка, взаємодіючи з простором і часом, призводить до його викривлення, що проявляється у вигляді явища маси. Бозон Хіггса був виявлений в результаті експериментів на великому колайдері в ЦЕРН. В даний час багато групи вчених працюють над проблемою створення загальної теорії, в якій масі буде відведена ключова позиція.