Каким свойством масса обладает

Что такое “масса”

Слово масса (лат. massa, от др.-греч. μαζα) первоначально в античные времена обозначало кусок теста. Позднее смысл слова расширился, и оно стало обозначать цельный, необработанный кусок произвольного вещества; в этом смысле слово используется, например, у Овидия и Плиния.

Источник: https://sun9-21.userapi.com/cWnyw3_QMGMiAx7bpuYJ6qbWDHK5CGvmwIDOhA/Bqj4E-hF8jo.jpg

Масса как научный термин была введена Ньютоном как мера количества вещества, точнее – материи, до этого естествоиспытатели оперировали понятием веса. В труде «Математические начала натуральной философии» (1687) Ньютон сначала определил «количество материи» в физическом теле как произведение его плотности на объём. Однако, во времена Ньютона, не было ещё чёткого разделения между веществом и материей. В наше время под веществом понимают барионную материю, то есть считают, что барионная материя, состоящая из атомов, называется веществом. А под материей как вещество, так и различные поля, через которые они взаимодействуют, приписывая им энергию и импульс.

Фактически Ньютон использует только два понимания массы: как меры инерции и источника тяготения. Ньютон ввёл массу в законы физики: сначала во второй закон Ньютона, через нее – в первый и третий, а затем — в закон тяготения. В современном понимании в классической механике

1) Масса тела – это физическая величина, которая является мерой инертности тела.

2) Ма́сса — скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света.

Первый закон определяет движение м.т. в отсутствие силы, второй – в присутствии внешней силы:

1. Масса – это мера инерции тела:F = m· w.

2. Третий закон определяет закон равенства действия и противодействия (силы и противосилы) для консервативной системы м.т.: ∑Fi= 0.

3. А затем и в закон тяготения (тел Землей): F = mg, откуда сразу следует, что вес пропорционален массе.

Параметр F называется силой, действующей на м.т. Именно она совместно с массой и ускорением является главным героем всех трех законов Ньютона. Ньютон явно указал на эту пропорциональность и даже проверил её на опыте со всей возможной в те годы точностью: «Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мной найдено опытами над маятниками, произведёнными точнейшим образом» (эти опыты Ньютон подробно описал в III томе своих «Начал»).

Выделенная роль массы, силы и ускорения, а также импульса и энергии, определяется уравнением второго закона Ньютона, в которое входит произведение массы м.т. m на ускорение w = d2r/dt2, получаемое телом при взаимодействии с силовым полем или контактно с другой м.т., и следствиями из них. В этом выражении масса выступает как мера инерции, характеризующей способность изменять скорость под действием внешней силы:

В классической механике в качестве собственных параметров м.т. рассматриваются только скалярная масса m. Импульс скорее является расчетной величиной, чем экспериментально измеряемой. Рассмотрим

Основные их свойства

Левая часть уравнения, определяющего силу взаимодействия F, может зависеть произвольным образом от других параметров м.т. и внешних полей, но обычно порядок дифференциального элемента dnr(t)/dtn для левой части уравнения (2, 3) ограничивается числом n = 1 (иногда 2):

F(m, r, t, , r(t), dr(t)/dt) = mw.

В этом уравнении масса тела определяет чувствительность м.т. к изменению состояния движения под воздействием силы, чувствительной к соответствующему заряду (в т.ч. и массе). Сила, действующая на м.о., обладает свойством аддитивности, и складывается из сил, действующих на каждую ее составную часть:

F = ∑ₖfₖ.

где k – индексы составляющих составной объект м.т.

Масса тела является скаляром и не изменяется при взаимодействиях с внешними полями и между собой (кроме, возможно, случаев рассмотрения неупругого взаимодействия и реактивной силы). Как мера количества вещества, она обладает следующими свойствами:

– масса является мерой количества вещества;

– масса составного тела является аддитивным параметром и равна сумме масс составляющих его частей;

– масса изолированной системы тел сохраняется, не меняется со временем. Как писал М.И.Ломоносов, “ежели где-то что-то убыло, то где-то что-то прибыть должно непременно”.

– масса тела не меняется при переходе от одной системы отсчета к другой, в частности, она одинакова в различных инерциальных системах отсчета.

Масса тела обладает свойством аддитивности. Это означает, что если некоторый материальный объект является составным объектом, но рассматривается как одно целое, то, хотя и каждая составная часть ее взаимодействует с внешним полем (или другими объектами) независимо, ее можно рассматривать как одну м.т. с общей массой и зарядом, находящимся в центре масс (см. законы Ньютона) этих м.т.:

m = ∑ₖmₖ..

При упругих взаимодействиях массы взаимодействующих м.т. не изменяются. При неупругих взаимодействиях двух тел с массами m1 и m2 их массы могут изменяться, но сумма их масс не изменяется. Это же относится и к зарядам м.т.:

Примером неупругого взаимодействия является столкновение двух автомобилей. Еще один интересный пример с противоположным эффектом неупругого взаимодействия – движение ракеты с помощью реактивного двигателя.

Энергия и импульс также обладают свойством аддитивности.

В СТО параметр “масса” имеет две интерпретации. Первое – как скалярный параметр, применяемый в серьезных научных работах, соответствует по значению массе покоя м.т. и обозначается через m. Вторая – как динамическая масса, соответствующая временному элементу 4-х вектора энергии–импульса м.т., отвечающей за полную энергию м.т., поделенной на c2. Динамическая масса применяется в научно-популярной, школьной и частично вузовской учебной литературе. Обозначается тем же символом m, хотя правильнее было бы обозначать как m0 или m0 – эквивалент полной энергии м.т. В СТО эти массы взаимосвязаны и эта связь определяется через модуль полного 4-импульса м.т.:

В ОТО масса м.т. в произвольной точке пространства-времени имеет скалярную массу

Мои странички на Дзен: ВАЛЕРИЙ ТИМИН

Если вам понравилась статья, то поставьте “лайк” и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите “Искать в …”, далее – “Yandex”. Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите “перейти …”. Все! О-ля-ля!

Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?

Удивительно, как много людей, употребляя слова «масса» и «вес», не понимают их различие с точки зрения физики и подразумевают одно и то же. Между тем, это различие принципиально и огромно…

Масса

Начнем с массы. Масса определяет инерционные свойства тела. Что это означает? Инертность – это способность тела сопротивляться изменению его состояния движения под действием силы. Попробуйте остановить катящийся по инерции футбольный мяч. А потом – катящийся с той же скоростью по инерции автомобиль. В последнем случае сделать это гораздо тяжелее, потому что автомобиль обладает большим количеством материи. И можно сказать, что автомобиль обладает большей массой. Измеряется масса в килограммах, а обозначается буквой m. Масса тела всегда постоянна.

Вес

Что касается веса, то это сила. Как и любая другая сила, это векторная величина (имеющая направление действия) и измеряется она в ньютонах. По определению, вес – сила, с которой тело действует на опору или подвес:

Если человек массой 70 кг неподвижно стоит на полу, какие силы на него действуют с точки зрения классической механики? Всего две. Одна из них – сила тяжести, направленная вертикально вниз. Эта та сила, с которой Земля притягивает человека, и она равна произведению массы человека m на ускорение свободного падения g (для Земли – 9,81 м/с2, округлим это значение до 10). Таким образом, эта сила будет равна mg=70*10=700Н. Часто эту силу также измеряют в килограмм-силах, кгс. Ее величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому обыватели часто измеряют вес в килограммах и именно поэтому часто возникает путаница с весом и массой.

Вторая сила – это сила реакции опоры N. Человек давит на пол, а пол этому сопротивляется – ровно с такой же силой, как и сила тяжести. Эта сила направлена в противоположное направление и равна по величине силе тяжести. Суммарная же сила равна F=mg-N=0.

Вы можете спросить – зачем всё это, если сила тяжести и вес – одно и то же? Ничего подобного, это абсолютно разные вещи, просто в данном примере они совпадают. Рассмотрим космонавта, находящегося во взлетающей ракете. На него также действует сила тяжести и сила реакции опоры, но плюс к этому добавляется сила, толкающая космонавта вверх вместе с ракетой. В этом случае сила реакции опоры N будет превышать силу тяжести mg, и вес космонавта возрастет, он испытает перегрузку, хотя сила тяжести и масса космонавта не изменились.

На самом деле, вес для физиков является незначащим термином. С точки зрения физики его правильней называть просто силой, а слово «вес» – это просто дань языковой традиции.

В земных условиях люди обычно приравнивают вес и массу, да и шкала у всех весов откалибрована для земной силы тяжести. Однако, взаимодействие веса и массы очень интересно наблюдать в условиях, отличных от Земли. Так, на Луне сила тяжести меньше земной в 6 раз, соответственно, вес космонавта также будет меньше в 6 раз. При этом масса его останется неизменной. Если мы попробуем забить на Луне гвоздь в доску, то молоток будет весить в 6 раз меньше. Но при ударе по шляпке, он будет воздействовать на гвоздь с той же силой, что и на Земле, потому что масса молотка не изменилась.

Итог. Масса – неотделимое свойство любого тела. Если спортивное ядро массой 7 кг тяжело метнуть на Земле, то точно также тяжело его будет метнуть и в условиях невесомости, несмотря на то, что его вес будет равен нулю.

Если тебе понравилась статья, подписывайся на канал, расскажи о нем в соцсетях, а уж мы постараемся не ударить в грязь лицом )

Вопрос казалось бы «детский», но адекватное понятие «массы» в современной научной трактовке не определено. По Википедии,- Ма́сса — скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света. Таким разделением на инертную и гравитационную, массе приписывается наличие внутренних и внешних свойств. Это не две разные массы, как принято считать, а лишь проявление одного и того же понятия «МАССА» во внутреннем (мнимом) и внешнем (действительном) пространствах пробного тела.

Необходимо отметить, что с точки зрения лишь только трёхмерного пространства понятие «массы» бессмысленно. Смысл появляется лишь при кватернионной концепции пространства. Напомню, в кватернионном пространстве существуют «вложенные» друг в друга одно действительное (r) и три мнимых (I,j,k) пространства. Эти три мнимых пространства обеспечивают три разных взаимодействия в нашем мире,- электрическое (i), магнитное (j) и гравитационное (k). Других взаимодействий в мире просто нет. Сам же механизм взаимодействия основывается на алгебре умножения мнимых чисел кватерниона, открытой великим Гамильтоном.

Согласно этой алгебре, электрический заряд (i) стоит рассматривать как результат взаимодействия (умножения) двух мнимых пространств тела,- мнимого магнитного пространства (j) и мнимого гравитационного пространства (k): i=j*k. Магнитный «заряд» тела обеспечивается перемножением гравитационной компоненты (k) на компоненту электрическую (i): j=k*i. Причём, так как умножение кватернионных единиц не коммутативно, очень важно соблюдать направление обхода (киральность) мнимых единиц. При одной киральности результат алгебраического умножения будет положительным, а при другой – отрицательным. Это обеспечивает в итоге либо притяжение (не важно какого взаимодействия, электрического, магнитного, или гравитационного), либо отталкивание. Киральность потому так важна, что она заложена в механизм мёбиусовой «скрутки» проективных прямых – силовых линий любого поля.

Так вот, МАССА – это обратная сторона (обратная киральность) электромагнитного пространства любого тела (j*i=-k). Прямая киральность электромагнитного пространства даст СВЕТ (i*j=k). СВЕТ и МАССА как две зеркальные мнимые категории как бы «запечатаны» в любом пробном теле (объекте). Друг для друга СВЕТ и МАССА – антиподы. Это наглядно проявляется при динамических трансформациях тела. Мой любимый пример – полёт кометы Лавджоя. При относительно небольшой скорости кометы её головная часть вполне осязаема («массивна»). Когда скорость кометы достигает значительной величины, её головная часть «превращается» в СВЕТ. Выворачивание пространства переводит МАССУ в СВЕТ. Затем, когда скорость кометы опять начнёт снижаться, СВЕТ перейдёт снова в МАССУ, появится вещественное очертание головной части.

Сравнивая снимки кометы Лавджоя, сделанные 19 и 21 декабря, бросается в глаза, как “исчезает” ядро кометы.

Кстати, знаете, почему скорость света есть предел пространства, который невозможно преодолеть? Знаменитая формула Гамильтона (i*j*k=-1) «запирает» кватернионное пространство ПОЛНОСТЬЮ. Все три мнимости становятся «связанными», а без них никакая динамика, и никакая термодинамика невозможна. На этом же основаны и преобразования Лоренца. Мера «связывания» мнимостей даёт эффекты и «замедления» времени, и «уменьшения» линейных размеров тел. По этой же причине невозможно достижение и абсолютного нуля температур. Как я подчёркиваю в своих публикациях, температура – это показатель меры выхода вовне мнимого пространства. А если все мнимости будут «связаны», то понятие «меры» будет терять смысл.

Разделение же МАССЫ на инертную и гравитационную становится возможным по причине алгебры комплексных чисел. Феномен мнимой единицы, квадрат которой равен минус единице, обеспечивает гравитационное взаимодействие между двумя МАССАМИ двух пробных тел (-k*-k=-1). Но эта формула характерна только для двух действительных тел, как например Земли и человека, обеспечивает их взаимное притяжение. Если же взять одно действительное тело (комету) и одно тело мнимое (Солнце), то их взаимная алгебра будет другой (-k*k=1). Это уже будет отталкивание, что мы и видим по направлению хвостов приближающихся к Солнцу комет – всегда строго ОТ СОЛНЦА. Про Солнце я писал здесь.

Хвосты комет в перигее всегда направлены от Солнца.

Инертные же свойства МАССЫ следует рассматривать как «внутреннее» взаимодействие электрической (i), и магнитной (j) компонент внутреннего пространства пробного тела.

В связи со всеми такими алгебраическими операциями мнимостей в пространствах пробных тел, хотелось бы отметить такие интересные физические эффекты как притяжение проводников с сонаправленным электрическим током, и отталкивание с противонаправленным. При сонаправленном электрическом токе алгебра (i*i=-1) обеспечит взаимное притяжение проводников. А при противонаправленном электрическом токе киральность сменится (-i*i=1), вынуждая проводники отталкиваться. По этой же причине отталкиваются, или притягиваются два потока воды (в шлангах, например). Два встречных парохода будут отталкиваться, а два попутных – притягиваться. На этом свойстве притяжения и отталкивания основаны разные механизмы формирования циклонов и антициклонов, обеспечивая разную киральность их вихрей.

Циклоны и антициклоны имеют противоположную друг по отношению к другу закрученность.

PS. В контексте вышесказанного, довольно наивно поднимается вопрос современной физикой,- имеет ли фотон МАССУ? Фотон имеет СВЕТ, вернее, он и есть – СВЕТ! МАССЫ он иметь не может, он её образует. Выверни фотон, получишь МАССУ, выверни МАССУ, получишь фотон.

PS2. Из всего сказанного вытекает ещё один замечательный вывод. Мнимый СВЕТ будет притягиваться к любой звезде как мнимому образованию. Их алгебра будет (k*k=-1). Такое притяжение “подобного к подобному” обеспечивается именно алгеброй комплексных чисел, а не пресловутой “массивностью” звёзд. Так что, Альберт, ты не прав!

Всего Вам доброго.