Коротко
Масса – это физическая величина, которая показывает, сколько вещества содержится в теле и насколько оно инертно, то есть как сильно тело сопротивляется изменению своей скорости. Чем больше масса, тем труднее сдвинуть тело с места или остановить его. Масса – одна из фундаментальных характеристик материи, которая сохраняется независимо от положения тела в пространстве или его состояния движения.
Определение
Масса — это скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела и гравитационного взаимодействия, определяющая количество вещества в теле.
Формула
m = ρV
- m — масса тела
- ρ — плотность вещества
- V — объём тела
Единицы измерения: килограмм (кг)
Что такое инертность
Инертность – это свойство любого тела сохранять свою скорость, если на него не действуют другие силы. Если тело покоится, оно будет покоиться, пока его не толкнут. Если оно движется, то будет продолжать двигаться с той же скоростью и в том же направлении, пока его что-то не остановит или не изменит его движение. Масса — это количественная мера этой инертности: чем больше масса, тем сложнее изменить состояние движения тела. Например, сдвинуть с места пустой вагон гораздо легче, чем гружёный.
Как масса проявляется
Масса проявляется двумя основными способами. Во-первых, как мера инертности: чем больше масса, тем труднее изменить скорость тела (разогнать его, замедлить или повернуть). Это ощущается, когда вы пытаетесь толкнуть тяжёлый шкаф. Во-вторых, масса является источником гравитации – притяжения между телами. Чем больше масса у объекта, тем сильнее он притягивает к себе другие объекты, и тем сильнее он сам притягивается к другим. Именно поэтому Земля притягивает все предметы к себе.
Как измеряют массу
Массу тела измеряют с помощью весов. Принцип работы большинства весов основан на сравнении массы измеряемого тела с массой эталонных гирь или на измерении силы тяжести, которая действует на тело. Например, равноплечие весы показывают равенство масс, если силы тяжести, действующие на обе чаши, одинаковы. Электронные весы измеряют силу, с которой тело давит на платформу, и переводят эту силу в значение массы.
От чего зависит масса
Масса тела зависит от количества вещества, из которого оно состоит, и от его плотности. Например, если взять два кубика одинакового объёма, один из дерева, а другой из железа, то железный кубик будет иметь большую массу, потому что железо плотнее дерева, то есть в том же объёме содержится больше вещества. Масса не меняется при изменении формы тела, его температуры или агрегатного состояния (например, лёд и вода имеют одинаковую массу).
Как найти и применять
- Определите, что именно нужно найти: массу по объёму и плотности, или массу тела по его инертности при взаимодействии.
- Если известны плотность вещества (ρ) и объём тела (V), используйте формулу m = ρV.
- Если тело взаимодействует с другим телом (например, при столкновении) и известны их изменения скоростей, можно найти отношение масс, используя закон сохранения импульса (для старших классов).
- Для практического измерения используйте весы: поместите тело на платформу и считайте показания.
Разбор задач
Задача 1
Найдите массу золотого слитка объёмом 100 см³, если плотность золота составляет 19300 кг/м³.
1. Переведём объём в кубические метры: 100 см³ = 100 / 1 000 000 м³ = 0,0001 м³. 2. Используем формулу массы: m = ρV. 3. Подставим значения: m = 19300 кг/м³ * 0,0001 м³ = 1,93 кг.
Ответ: Масса золотого слитка 1,93 кг.
Задача 2
Грузовик массой 5000 кг едет со скоростью 36 км/ч. Какова его масса, если он остановится?
Масса тела – это его внутренняя характеристика, которая не зависит от скорости или состояния движения. Она остаётся постоянной, если не меняется количество вещества в теле.
Ответ: Масса грузовика останется 5000 кг.
Где это встречается
- Взвешивание продуктов в магазине — При покупке овощей, фруктов, круп мы измеряем их массу, чтобы определить количество товара и его стоимость.
- Строительство и инженерия — Расчёт массы материалов (бетона, металла) необходим для проектирования зданий, мостов, машин, чтобы они были прочными и устойчивыми, а также чтобы оценить нагрузку на фундамент.
- Медицина и фармацевтика — Дозировка лекарств, вес новорождённых, анализ состава тела — все эти процессы требуют точного измерения массы.
- Космонавтика — Масса космического корабля важна для расчёта топлива, необходимого для его запуска, а также для определения траектории движения в пространстве, где нет силы тяжести в привычном смысле.
Типичные ошибки
| Неверно | Верно | Почему |
|---|---|---|
| Масса — это то же самое, что и вес. | Масса — это количество вещества и мера инертности, а вес — это сила, с которой тело давит на опору из-за притяжения. | Путаница возникает, потому что в быту часто говорят 'взвесить' вместо 'измерить массу', и весы показывают массу, измеряя силу тяжести. |
| Масса тела уменьшается в невесомости. | Масса тела не меняется в невесомости, так как количество вещества в теле остаётся прежним. Меняется вес тела. | В невесомости тело не давит на опору, поэтому кажется, что оно 'ничего не весит'. Это связано с отсутствием ощущения веса, но не с изменением массы. |
| Чем больше объём, тем больше масса. | Масса зависит и от объёма, и от плотности. Объёмный, но лёгкий предмет (например, воздушный шарик) может иметь меньшую массу, чем маленький, но плотный (например, свинцовый шарик). | Люди часто интуитивно связывают размер объекта с его 'тяжестью', забывая о внутреннем строении вещества. |
Не путать
- Вес — Масса — это свойство самого тела (количество вещества), измеряется в килограммах и не зависит от гравитации. Вес — это сила, с которой тело давит на опору или подвес из-за притяжения, измеряется в ньютонах и зависит от гравитации (в невесомости вес равен нулю, а масса нет).
- Плотность — Масса — это общая 'тяжесть' всего тела. Плотность — это масса единицы объёма вещества, то есть сколько массы приходится на каждый кубический метр (или сантиметр) вещества. Плотность характеризует вещество, а масса — конкретное тело.
- Объём — Масса — это количество вещества. Объём — это пространство, которое тело занимает. Например, килограмм ваты и килограмм железа имеют одинаковую массу, но очень разный объём.
Откуда взялось понятие
Понятие массы как меры количества вещества было сформулировано Исааком Ньютоном в его законах механики в XVII веке.
Как запомнить
Масса — это 'количество вещества' и 'сопротивление изменению движения'.
Проверь себя
3 задания-
Может ли тело иметь массу, но не иметь веса?
Ответ
Да, может. Например, в условиях невесомости (на орбите Земли) тело сохраняет свою массу, но его вес становится равным нулю. -
Во сколько раз масса куска дерева больше массы такого же по объёму куска пенопласта, если плотность дерева 700 кг/м³, а плотность пенопласта 35 кг/м³?
Ответ
Масса куска дерева в 20 раз больше массы куска пенопласта (700 / 35 = 20). -
Что произойдёт с массой кирпича, если его разбить на две части?
Ответ
Суммарная масса двух частей останется такой же, как и масса целого кирпича (если не потерять часть вещества).
Частые вопросы
Почему масса — это мера инертности?
Потому что чем больше масса тела, тем большее усилие нужно приложить, чтобы изменить его скорость — разогнать, остановить или повернуть. Большемассивные тела сложнее вывести из состояния покоя или изменить их движение, они обладают большей инертностью.
Может ли масса быть отрицательной или равной нулю?
В классической физике масса всегда положительна. Отрицательной массы не существует. Масса может быть очень близка к нулю (например, у некоторых элементарных частиц), но не равна нулю для обычных объектов, состоящих из вещества.
Изменяется ли масса тела при нагревании или охлаждении?
В повседневных условиях масса тела практически не изменяется при нагревании или охлаждении. Согласно теории относительности, энергия и масса связаны (E=mc²), и при изменении энергии (нагреве) масса тела меняется, но эти изменения настолько малы, что ими пренебрегают в обычной жизни и в школьной физике.
Как масса связана с гравитацией?
Масса тела является источником гравитационного поля. Чем больше масса объекта, тем сильнее он притягивает к себе другие объекты и тем сильнее сам подвержен притяжению. Это объясняется законом всемирного тяготения Ньютона, где сила притяжения прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел.
Спросить про это понятие
Масса
Где это изучается
13 параграфовОдна и та же тема разложена по разным учебникам — можно сравнить формулировки и выбрать более понятную.
Понятия рядом
Их разбирают в тех же параграфах, что и это понятие.