Definiție și formulă pentru greutatea corporală
În mecanica newtoniană, masa unui corp este numită o cantitate fizică scalară, care este o măsură a proprietăților sale inerțiale și o sursă de interacțiune gravitațională. În fizica clasică, masa este întotdeauna o cantitate pozitivă.
Masa este o cantitate aditivă, ceea ce înseamnă că masa fiecărui set de puncte de material (m) este egală cu suma masei tuturor părților individuale ale sistemului (mi):
În mecanica clasică consideră:
- masa corporală nu depinde de mișcarea corpului, de impactul altor organe, de localizarea corpului;
- legea conservării masei este îndeplinită: masa sistemului mecanic închis al corpurilor este constantă în timp.
Masă inertă
Proprietatea inerției unui punct material este aceea că, dacă o forță externă acționează asupra unui punct, atunci are o accelerație finită în valoare absolută. Dacă nu există influențe externe, atunci în cadrul inerțial de referință corpul se află în repaus sau se mișcă uniform și rectiliniu. Masa intră în a doua lege a lui Newton:
unde masa determină proprietățile inerțiale ale punctului material (masa inerțială).
Masa gravitațională
Masa unui punct material intră în legea gravitației universale, în timp ce determină proprietățile gravitaționale ale unui anumit punct, în acest caz se numește masa gravitatională (greu).
Se obține empiric că, pentru toate corpurile, rapoartele maselor inerțiale la masele gravitaționale sunt aceleași. În consecință, dacă alegem corect valoarea gravitației constante, atunci putem obține că pentru fiecare corp masele inerțiale și gravitaționale sunt aceleași și sunt legate de forța gravitațională (Ft) a corpului selectat:
unde g este accelerația datorată gravitației. În cazul în care se fac observații în același punct, atunci accelerarea căderii libere este aceeași.
Formula pentru calcularea masei prin densitatea corpului
Greutatea corporală poate fi calculată astfel:
unde este densitatea substanței corpului, unde integrarea este peste volumul corpului. Dacă corpul este omogen (), atunci masa poate fi calculată ca:
Mass în teoria specială a relativității
În SRT, masa este invariabilă, dar nu aditivă. Acesta este definit aici ca:
unde E este energia totală a corpului liber, p este impulsul corpului și c este viteza luminii.
Masa relativistă a unei particule este determinată de formula:
unde m0 este masa de odihnă a particulei, v este viteza particulei.
Unitatea principală de măsurare a masei în sistemul SI este: [m] = kg.
Exemple de rezolvare a problemelor
Sarcină. Două particule zboară unul spre celălalt cu viteze egale cu v (viteza este apropiată de viteza luminii). Când se ciocnesc, are loc un impact absolut inelastic. Care este masa particulei formate după coliziune? Masa particulelor înainte de coliziune este egală cu m.
Soluția. În cazul coliziunii absolut inelastice a particulelor, care au aceleași mase și viteze înainte de impact, se formează o particulă de repaus (Fig.1), a cărei energie de odihnă este egală cu:
În cazul nostru, legea conservării energiei mecanice este îndeplinită. Particulele au numai energie cinetică. Prin condiția problemei, viteza particulelor este apropiată de viteza luminii, prin urmare? Folosim conceptele de mecanică relativistă:
unde E1 este energia primei particule înainte de impact, E2 este energia celei de-a doua particule înainte de coliziune.
Legea conservării energiei este scrisă ca:
Rezultă din punctul 1.3 că masa particulei rezultate este:
Sarcină. Care este masa de 2 m 3 de cupru?
Soluția. Presupunem că cuprul este omogen și că pentru a rezolva problema folosim formula:
În acest caz, dacă substanța (cupru) este cunoscută, atunci este posibil să se găsească densitatea acesteia prin intermediul directorului. Densitatea cuprului va fi considerată egală cu Cu = 8900 kg / m 3. Pentru calcul sunt cunoscute toate valorile. Să realizăm calculele:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: