Каков физический смысл массы тела каким свойством она обладает
Отношение величины силы, действующей на тело, к приобретенному телом ускорению постоянно для данного тела. Масса тела и есть это отношение.
| 1. | Масса=Сила/ускорение m=F/a |
Масса тела является неизменной характеристикой данного тела, не зависящей от его местоположения. Масса характеризует два свойства тела:
Инерция
Тело изменяет состояние своего движения только под воздействием внешней силы.
Тяготение
Между телами действуют силы гравитационного притяжения.
Эти свойства присущи не только телам, т.е. веществу, но и другим формам существования материи (например излучению, полям). Справедливо следующее утверждение:
Масса тела характеризует свойство любого вида материи быть инертной и тяжелой, т.е. принимать участие в гравитационных взаимодействиях.
Центр масс и система центра масс
В любой системе частиц имеется одна замечательная точка С- центр инерции, или центр масс, — которая обладает рядом интересных и важных свойств. Центр масс является точкой приложения вектора импульса системы , так как вектор любого импульса является полярным вектором. Положение точки С относительно начала О данной системы отсчета характеризуется радиусом-вектором, определяемым следующей формулой:
| (4.8) |
где — масса и радиус-вектор каждой частицы системы, M — масса всей
системы (рис. 4.3).
Импульс материальной точки, системы материальных точек и твердого тела.
Импульсом материальной точки называют величину равную произведению массы точки на ее скорость.
Обозначим импульс (его также называют иногда количеством движения) буквой . Тогда
. (2)
Из формулы (2) видно, что импульс — векторная величина. Так как m > 0, то импульс имеет то же направление, что и скорость.
Единица импульса не имеет особого названия. Ее наименование получается из определения этой величины:
[p] = [m] · [υ] = 1 кг · 1 м/с = 1 кг·м/с .
Момент импульса материальной точки относительно точки O определяется векторным произведением
, где — радиус-вектор, проведенный из точки O, — импульс материальной точки.
Момент импульса материальной точки относительно неподвижной оси равен проекции на эту ось вектора момента импульса, определенного относительно произвольной точки O данной оси. Значение момента импульса не зависит от положения точки O на оси z.
Момент импульса твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных частиц, из которых состоит тело относительно оси. Учитывая, что , получим
.
Если сумма моментов сил, действующих на тело, вращающееся вокруг неподвижной оси, равна нулю, то момент импульса сохраняется (закон сохранения момента импульса):
.
Производная момента импульса твердого тела по времени равна сумме моментов всех сил, действующих на тело:
.
Фундаментальные и нефундаментальные взаимодействия. Сила как мера взаимодействия тел. Свойства силы.
Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.
На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:
— гравитационного
— электромагнитного
— сильного
— слабого
При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.
Сила как мера взаимодействия тел
Сила — векторная величина, характеризующая механическое действие одного тела на другое, которое проявляется в деформациях рассматриваемого тела и изменении его движения относительно других тел.
Сила характеризуется модулем и направлением. Модуль и направление силы не зависят от выбора системы отсчета.
Понятие силы относится к двум телам. Всегда можно указать тело, на которое действует сила, и тело со стороны которого она действует.
Способы измерения силы:
-определение ускорения эталонного тела под действием данной силы;
— определение деформации эталонного тела.
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.
Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называют инерциальными.
Или
Инерциальные системы отсчета – это системы, относительно которых материальная точка при отсутствии на нее внешних воздействий или их взаимной компенсации покоится или движется равномерно и прямолинейно.
18. Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).
Современная формулировка
При подходящем выборе единиц измерения, этот закон можно записать в виде формулы:
где — ускорение материальной точки;
— сила, приложенная к материальной точке;
— масса материальной точки.
Или в более известном виде:
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс:
В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей всех приложенных к ней сил.
где — импульс точки,
где — скорость точки;
— время;
— производная импульса по времени.
Когда на тело действуют несколько сил, с учётом принципа суперпозиции второй закон Ньютона записывается:
или
Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света и в инерциальных системах отсчёта. Для скоростей, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности.
Нельзя рассматривать частный случай (при ) второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО.
19. Третий закон Ньютона
Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.
Современная формулировка
Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:
Закон отражает принцип парного взаимодействия. То есть все силы в природе рождаются парами.
ScrAll
Просветленный
(28242)
10 лет назад
Принято считать, что масса тела — скалярная величина, характеризующая инертные и гравитационные свойства тела. Массу тела измеряют взвешиванием на весах (используя закон всемирного тяготения Ньютона или второй закон Ньютона) .
Максвел Джеймс Клерк (James Clerk Maxwell) в своей работе «Трактат об электричестве и магнетизме» том 1 («A treatise on electricity and magnetism» Volume 1), Предварительная глава «Об измерении величин», 5.(3) «Масса», выразил единицу массы как производную от длины и времени [X3 T-2].
Кроме этого масса тела M может быть определена как производная второго порядка от объема (размеров) этого тела V по времени:
м = v» ,
где
м — масса тела в естественной системе единиц (ест. с. ед.) ,
v» — ускорение изменения объема тела в ест. с. ед. .
Масса тела может быть измерена по величине ускорения изменения линейных размеров (объема) тела.
Это явление может наблюдаться на уровне элементарных частиц, а также, в ряде случаев, на макротелах. При этом, если эти ускорения изменений объемов частиц или макротел — симметричны относительно своих центров симметрии, то их массы — величины скалярные, а если — асимметричные, то массы — векторные величины. В этом случае формула определения массы тела будет иметь вид частной производной (формула в ест. с. ед.) :
м = sх» ,
где
s — площадь сечения частицы (тела) ,
х — длина частицы (тела) и направление ее массы (вектор) .
Векторы массы м и длины х совпадают.
В окружающем нас мире процессы разбегания в элементарных частицах имеют в общем случае симметричный и равноускоренный характер, поэтому будет справедлива следующая формула для определения массы тела (в ест. с. ед.) :
м = v/т2 .
Размерность единицы измерения величины массы тела может считаться производной от размерностей длины (расстояния) и времени: kg=[Km](m3/s2, где [Km] — размерность коэффициента Km, при этом для сферической системы тел:
Km = 1/G = (1,499)1010 (kg . s2/m3),
где G — гравитационная постоянная.
Для плоских систем тел Кm=4/G . Коэффициент Km возник в результате некогерентности (несогласованности) единиц физических величин (m, s, kg) в SI. Коэффициент Km указывает на неестественность размерностей длины (m), времени (s) и массы (kg). В естественной (когерентной) системе единиц физических величин коэффициент Km будет равен безразмерной единице (к=1). В системе SI:
M = Кm(Х3)» .
где Х — линейные размеры частицы (тела).
Источник: Вывод: Масса еще не решенная физическая проблема…
Вячеслав Иванов
Оракул
(70333)
10 лет назад
масса тела (количество и качество молекул) постоянна. А вес одного и того же тела может быть разным .Например на Луне и на Земле. И даже на земле он может быть разным (на полюсе и на экваторе)
Бог от бога
Ученик
(120)
4 года назад
а́сса (от др. -греч. μάζα, кусок теста) — скалярная неотрицательная релятивистски инвариантная физическая величина, одна из важнейших величин в физике. В нерелятивистском приближении, когда скорости тел много меньше скорости света, определяет их инерционные и гравитационные свойства [1].
Первоначально (XVII—XIX века) она характеризовала «количество вещества» в физическом объекте, от которого, по представлениям того времени, зависели как способность объекта сопротивляться приложенной силе (инертность), так и гравитационные свойства (в частности, вес).
Наличие массы у элементарных частиц объясняется их взаимодействием с полем Хиггса. Чем сильнее это взаимодействие, тем больше масса у элементарной частицы [2][3].
В современной физике понятие «количество вещества» имеет другой смысл, а масса тесно связана с понятиями «энергия» и «импульс» (по современным представлениям — масса эквивалентна энергии покоя). Масса проявляется в природе несколькими способами.
Рубежный контроль №1 по физике (2012-2013 уч.г.)
Вариант №1
Задание 1. Выбрать один правильный ответ.
1. Закон всемирного тяготения гласит:
А) Сила взаимного притяжения любых двух тел, размеры которых, гораздо меньше расстояния между ними, пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния междуэтими телами.
Б) Сила взаимного притяжения любых двух тел пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна расстоянию междуэтими телами.
С) Сила взаимного притяжения любых двух тел, размеры которых, гораздо меньше расстояния между ними, пропорциональна квадрату расстояния междуэтими телами и обратно пропорциональна произведению масс этих тел.
2. От каких величин не зависит ускорение свободного падения?
А) от массы тяготеющего тела (от массы планеты, например);
Б) от массы падающего тела;
С) от уровня высоты над поверхностью.
3. Гравитационные силы это:
А) близкодействующие силы;
Б) дальнодействующие силы;
С) силы, радиус которых 106 м.
4. Силу, действующую на движущуюся электрически заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют:
А) силой Лоренца; Б) силой Ампера; С) силой Эрстеда.
5. Силовые линии магнитного поля:
А) начинаются на положительных полюсах и оканчиваются на отрицательных полюсах магнита;
Б) начинаются на отрицательных полюсах и оканчиваются на положительных полюсах магнита;
С) не имеют ни начала, ни конца, т.к. замкнуты.
Как направлена напряженность электрического поля положительного заряда?
А) совпадает с направлением кулоновской силы;
Б) противоположна направлению кулоновской силы;
С) перпендикулярна направлению кулоновской силы.
Кем был открыт закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов?
А) Ньютоном; Б) Кулоном; С) Фарадеем.
8. Электрические силы действуют:
А) между заряженными телами или частицами;
Б) между нейтральными телами или частицами;
С) между заряженными и электрически нейтральными телами или частицами.
Каковы современные представления на природу света?
А) Свет – это электромагнитные волны определенного диапазона длин (частот);
Б) Свет – это поток частиц, распространяющийся с максимальной в природе скоростью;
С) Свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных частиц.
Какое из небесных тел оказывает большее влияние на приливообразующие силы на Земле?
А) Солнце; Б) Нептун; С) Луна.
Задание 2.
1. Каков физический смысл массы тела, каким свойством она обладает и как определяется?
2 Сформулируйте три закона динамики и объясните их физический смысл.
3. Кинематика. Механическое движение. Криволинейное движение.
4. В чём сущность закона сохранения импульса?
5. Каков физический смысл потенциальной и кинетической энергии?
6. Закон Кулона.
7. Закон всемирного тяготения.
8. Дать определение электрическому току.
9. Что представляет собой магнитное поле.
10. Квантовая физика. Открытие фотоэффекта.
Задание 3. Дать развёрнутый ответ
1. Развитие естествознания в эпоху классической античности. Картина мира по Аристотелю.
2. Эволюция Вселенной. Рождение галактик.
Вариант № 2
Задание 1.Выбрать один правильный ответ.
Что такое физика?
А) фундаментальная наука о свойствах и строении материи;
Б) наука, изучающая экологические особенности;
С) наука, изучающая технические устройства приборов.
Как называется движение, при котором скорость тел изменяется с течением времени?
А) переменным; Б) механическим; С) прямолинейным.
Что изучает космология?
А) учение о Вселенной в целом;
Б) как и когда возникла Вселенная;
С) наука о полетах в космическом пространстве.
Как изменится сила взаимодействия между двумя заряженными шарами, если расстояние между ними увеличить вдвое?
А) уменьшится в 2 раза; Б) увеличится в 4 раза; С) уменьшится в 4 раза.
5. Земля – гигантский магнит. Это впервые предположил…
А) Ампер; Б) Гильберт; С) Кулон.
В чем измеряется сила?
А) В ваттах; Б) В джоулях; С) В ньютонах.
Что представляет собой электрическое поле?
А) заряженные частицы;
Б) частицы, движущиеся под действием силы притяжения;
С) особый вид материи.
Задание 2.
1. Почему физику считают лидером естествознания?
2. Каков физический смысл потенциальной и кинетической энергии?
3. Что изучает раздел механики «Кинематика»?
4. Сформулируйте три закона динамики и объясните их физический смысл.
5. Фундаментальные взаимодействия в природе. Их виды.
6. Закон всемирного тяготения.
7. Закон Кулона.
8. Природа света.
9. Явление фотоэффекта.
10. Дисперсия света.
Задание 3. Дать развёрнутый ответ на вопрос.
1. Космологические теории (теория стационарной Вселенной, теория пульсирующей Вселенной).
2. Альберт Эйнштейн и его теория относительности.
Вариант №3
Задание 1. Выбрать один правильный ответ.
1. Что изучает физика?
А) строение элементов;
Б) общие закономерности и явления природы;
С) закономерности взаимодействия одного тела на другое.
2. Основоположником космонавтики является:
А) Королев;
Б) Галилей;
С) Циолковский.
3. Закон Кулона – это основной закон:
А) Механики;
Б) Электростатики;
С) Динамики.
Что изучает космология
А) учение о Вселенной в целом;
Б) как и когда возникла Вселенная;
С) наука о полетах в космическом пространстве.
Задание 2
1. Какую роль играет физика в жизни современного общества?
2. Законы сохранения в механике и законы сохранения импульса.
3. Дуализм света. Эффект Комптона.
4. Сформулируйте три закона динамики и объясните их физический смысл.
5. Что называется механическим движением тел и как оно определяется?
6. Каков физический смысл массы тела, каким свойством она обладает и как определяется?
7. Закон Кулона.
8. Пространство и время. Системы отсчета.
9. Солнечная система. Объекты космоса.
10. Чем создаётся магнитное поле.
Задание 3. Дать развёрнутый ответ на вопрос.
1 Познание природы в эпоху Средневековья.
2Космологические теории. Теория Большого взрыва.
Вариант №4
Задание 1. Выбрать один правильный ответ.
Энергия-это величина
А) векторная;
Б) физическая;
С) скалярная.
В чем измеряется сила?
А) Ватт;
Б) Джоуль;
С) Ньютон.
Задание 2
1. Современная квантово-полевая картина мира.
2. Каков физический смысл массы тела, каким свойством она обладает и как определяется?
3. Сформулируйте закон сохранения энергии в механике. Для какой системы взаимодействующих тел он справедлив?
4. Кинематика. Механическое движение. Криволинейное движение.
5. В чем заключаются общечеловеческие ценности физики?
6. Как связаны между собой физика и техника, физика и производство?
7. Солнечная система. Объекты Космоса.
8. Закон изменения импульса. Куда направлен импульс тела и импульс силы?
9. Что создают вокруг себя неподвижные электрические заряды.
10. Магнитное поле в природе.
Задание 3. Дать развернутый ответ на вопрос
1 Единство природы. Фундаментальные взаимодействия.
2 Создание классической механики Ньютона — первой естественнонаучной фундаментальной теории.
Рубежный контроль №1 по физике (2012-2013 уч.г.)
Вариант №1
Задание 1. Выбрать один правильный ответ.
1. Закон всемирного тяготения гласит:
А) Сила взаимного притяжения любых двух тел, размеры которых, гораздо меньше расстояния между ними, пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния междуэтими телами.
Б) Сила взаимного притяжения любых двух тел пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна расстоянию междуэтими телами.
С) Сила взаимного притяжения любых двух тел, размеры которых, гораздо меньше расстояния между ними, пропорциональна квадрату расстояния междуэтими телами и обратно пропорциональна произведению масс этих тел.
2. От каких величин не зависит ускорение свободного падения?
А) от массы тяготеющего тела (от массы планеты, например);
Б) от массы падающего тела;
С) от уровня высоты над поверхностью.
3. Гравитационные силы это:
А) близкодействующие силы;
Б) дальнодействующие силы;
С) силы, радиус которых 106 м.
4. Силу, действующую на движущуюся электрически заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют:
А) силой Лоренца; Б) силой Ампера; С) силой Эрстеда.
5. Силовые линии магнитного поля:
А) начинаются на положительных полюсах и оканчиваются на отрицательных полюсах магнита;
Б) начинаются на отрицательных полюсах и оканчиваются на положительных полюсах магнита;
С) не имеют ни начала, ни конца, т.к. замкнуты.