Të kuptuarit e termave fizikë dhe njohja e përkufizimeve të sasive luan një rol të rëndësishëm në studimin e ligjeve të ndryshme dhe në zgjidhjen e problemeve në fizikë. Një nga konceptet themelore është koncepti i masës trupore. Le të hedhim një vështrim më të afërt në pyetjen: çfarë është pesha trupore?
Histori
Duke marrë parasysh pikëpamjen moderne të fizikës, mund të thuhet me siguri se masa e një trupi është një karakteristikë që shfaqet gjatë lëvizjes, gjatë bashkëveprimit midis objekteve reale, si dhe gjatë transformimeve atomike dhe bërthamore. Megjithatë, ky kuptim i masës mori formë mjaft kohët e fundit, fjalë për fjalë në dekadat e para të shekullit të 20-të, falë teorisë së relativitetit të krijuar nga Ajnshtajni.
Duke u kthyer më tej në histori, kujtojmë se disa filozofë të Greqisë së lashtë besonin se lëvizja nuk ekziston, kështu që nuk ekzistonte koncepti i masës trupore. Sidoqoftë, ekzistonte një koncept i peshës trupore. Për ta bërë këtë, mjafton të kujtojmë ligjin e Arkimedit. Pesha është e lidhur me peshën e trupit. Megjithatë, ato nuk janë të njëjta vlerë.
BNë epokën moderne, falë veprave të Dekartit, Galileos dhe veçanërisht Njutonit, u formuan konceptet e dy masave të ndryshme:
- inercial;
- gravitacionale.
Siç doli më vonë, të dy llojet e masës trupore kanë të njëjtën vlerë, e cila për nga natyra e saj është karakteristike për të gjitha objektet rreth nesh.
Inercial
Duke folur për masën inerciale, shumë fizikanë kanë filluar të japin një formulë për ligjin e dytë të Njutonit, në të cilin forca, masa e trupit dhe nxitimi janë të lidhura në një barazi. Megjithatë, ekziston një shprehje më themelore nga e cila vetë Njutoni formuloi ligjin e tij. Bëhet fjalë për sasinë e lëvizjes.
Në fizikë, momenti kuptohet si një vlerë e barabartë me produktin e masës trupore m dhe shpejtësinë e lëvizjes së tij në hapësirën v, që është:
p=mv
Për çdo trup, vlerat p dhe v janë variabla vektoriale të karakteristikës. Vlera m është një konstante koeficienti për trupin e konsideruar, i cili lidh p dhe v. Sa më i madh të jetë ky koeficient, aq më e madhe do të jetë vlera e p me një shpejtësi konstante dhe aq më e vështirë është ndalimi i lëvizjes. Kjo do të thotë, masa e një trupi është një karakteristikë e vetive të tij inerciale.
Duke përdorur shprehjen e shkruar për p, Njutoni mori ligjin e tij të famshëm, i cili përshkruan matematikisht ndryshimin e momentit. Zakonisht shprehet në formën e mëposhtme:
F=ma
Këtu F është forca që vepron mbi një trup me masë m dhe i jep atij një nxitim a. Si nënë shprehjen e mëparshme, masa m është faktor proporcionaliteti ndërmjet dy karakteristikave vektoriale. Sa më e madhe të jetë masa e trupit, aq më e vështirë është të ndryshohet shpejtësia e tij (më pak se a) me ndihmën e një force vepruese konstante F.
Gravity
Gjatë historisë, njerëzimi ka ndjekur qiellin, yjet dhe planetët. Si rezultat i vëzhgimeve të shumta në shekullin e 17-të, Isak Njutoni formuloi ligjin e tij të gravitetit universal. Sipas këtij ligji, dy objekte masive tërhiqen nga njëri-tjetri në raport me dy konstante M1 dhe M2 dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distanca R ndërmjet tyre, që është:
F=GM1 M2 / R2
Këtu G është konstanta gravitacionale. Konstantet M1 dhe M2 quhen masa gravitacionale të objekteve që ndërveprojnë.
Kështu, masa gravitacionale e një trupi është një masë e forcës së tërheqjes ndërmjet objekteve reale, e cila nuk ka të bëjë fare me masën inerciale.
Pesha dhe masa trupore
Nëse shprehja e mësipërme zbatohet për forcën e gravitetit në planetin tonë, atëherë formula e mëposhtme mund të shkruhet:
F=mg, ku g=GM / R2
Këtu M dhe R janë masa e planetit tonë dhe rrezja e tij, respektivisht. Vlera e g është përshpejtimi i rënies së lirë të njohur për çdo nxënës. Shkronja m tregon masën gravitacionale të trupit. Kjo formulë ju lejon të llogaritni forcën e tërheqjes nga Toka të një trupi me masë prej m.
Sipas ligjit të tretë të Njutonit, forca F duhet të jetëështë e barabartë me reaksionin e mbështetjes N mbi të cilën mbështetet trupi. Kjo barazi na lejon të prezantojmë një sasi të re fizike - peshë. Pesha është forca me të cilën trupi shtrin pezullimin ose shtyp një mbështetje të caktuar.
Shumë njerëz që nuk janë të njohur me fizikën nuk bëjnë dallime midis koncepteve të peshës dhe masës. Në të njëjtën kohë, ato janë vlera krejtësisht të ndryshme. Ato maten në njësi të ndryshme (masa në kilogramë, pesha në njuton). Përveç kësaj, pesha nuk është karakteristikë e trupit, por masa është karakteristikë. Megjithatë, ju mund të llogarisni masën e një trupi m, duke ditur peshën e tij P. Kjo bëhet duke përdorur formulën e mëposhtme:
m=P / g
Masa është një karakteristikë e vetme
Më sipër u vu re se masa e një trupi mund të jetë gravitacionale dhe inerciale. Në zhvillimin e teorisë së tij të relativitetit, Albert Einstein vazhdoi nga supozimi se llojet e shënuara të masës përfaqësojnë të njëjtën karakteristikë të materies.
Deri tani janë kryer matje të shumta të të dy llojeve të masës trupore në situata të ndryshme. Të gjitha këto matje çuan në përfundimin se masat gravitacionale dhe inerciale përputhen me njëra-tjetrën me saktësinë e instrumenteve që u përdorën për përcaktimin e tyre.
Zhvillimi i shpejtë i energjisë bërthamore në mesin e shekullit të kaluar thelloi të kuptuarit e konceptit të masës, i cili doli të lidhej me energjinë përmes konstantës së shpejtësisë së dritës. Energjia dhe masa e një trupi është një manifestim i një esence të vetme të materies.
