Mõte, mida oleme juba varasest lapsepõlvest tuttavad, on mass. Ja veel, füüsika käigus on selle uurimisega seotud teatud raskused. Seetõttu on vaja selgelt määratleda, mis on mass. Kuidas sa teda ära tunned? Ja miks see ei võrdu kaaluga?
Massi määramine
Selle väärtuse loodusteaduslik tähendus seisneb selles, et see määrab kehas sisalduva aine koguse. Selle tähistamiseks on tavaks kasutada ladina tähte m. Mõõtühikuks standardsüsteemis on kilogramm. Tööülesannetes ja igapäevaelus kasutatakse sageli ka süsteemiväliseid: grammides ja tonnides.
Koolifüüsika kursusel vastus küsimusele: "Mis on mass?" antud inertsi fenomeni uurimisel. Siis määratletakse seda kui keha võimet seista vastu oma liikumiskiiruse muutumisele. Seetõttu nimetatakse massi ka inertseks.
Mis on kaal?
Esiteks on see jõud, see tähendab vektor. Mass on skalaarsuurus. Kaaluvektor on alati kinnitatud toe või vedrustuse külge ja on suunatud gravitatsiooniga samas suunas, st vertikaalselt alla.
Kaalu arvutamise valem sõltub sellest, kassee tugi (vedrustus). Süsteemi puhkeoleku korral kasutatakse järgmist avaldist:
Р=mg, kus Р (ingliskeelsetes allikates on kasutatud tähte W) on keha kaal, g on vabalangemise kiirendus. Maa puhul võetakse g tavaliselt võrdseks 9,8 m/s2.
Sellest saab tuletada massivalemi: m=P / g.
Maha liikudes ehk raskuse suunas selle väärtus väheneb. Seetõttu on valem järgmine:
Р=m (g - a). Siin on "a" süsteemi kiirendus.
See tähendab, et kui need kaks kiirendust on võrdsed, täheldatakse kaaluta olekut, kui kehakaal on null.
Kui keha hakkab ülespoole liikuma, räägitakse kaalutõusust. Sellises olukorras tekib ülekoormusseisund. Kuna kehakaal suureneb ja selle valem näeb välja järgmine:
P=m (g + a).
Kuidas on mass seotud tihedusega?
Väga lihtne. Mida suurem on aine tihedus, millest keha koosneb, seda olulisem on selle mass. Tihedus on ju määratletud kahe suuruse suhtena. Esimene neist on mass, maht on teine. Selle väärtuse tähistamiseks valiti kreeka täht ρ. Mõõtühik on kilogrammi ja kuupmeetri suhe.
Eeltoodu põhjal on massivalem järgmine:
m=ρV, milles täht V tähistab keha mahtu.
Meelelahutuslikud ülesanded
Pärast küsimuse selgitamist, mis on mass, võite hakata probleeme lahendama. Need neistmillel on kaasahaarav sisu, hoiavad õpilased rohkem huvitatud.
Ülesanne number 1. Tingimus: Karupoeg Puhhile kingiti kaks ühesugust liitrist potti. Üks sisaldab mett, teine õli. Kuidas teada saada, milline mesi sees on, ilma neid avamata?
Otsus. Mee tihedus on suurem kui võil. Esimene on 1430 kg/m3 ja teine 920 kg/m3. Seetõttu on sama mahuga pottidega mett raskem.
Probleemi küsimusele täpsemini vastamiseks peate arvutama pottides oleva mee ja õli massi. Nende maht on teada - see on 1 liiter. Kuid arvutustes vajate väärtust kuupmeetrites. Nii et esimene asi, mida teha, on tõlkida. Üks m3 sisaldab 1000 liitrit. Seetõttu peate tulemuse arvutamisel võtma ruumala väärtuseks 0,001 m3.
Nüüd saab kasutada massivalemit, milles tihedus korrutatakse mahuga. Pärast lihtsaid arvutusi saadi järgmised massiväärtused: mee ja õli puhul vastav alt 1,43 kg ja 0,92 kg.
Vastus: meepott on raskem.
Probleem nr 2. Seisukord: Kloun tõstab probleemideta raskust, millele on kirjutatud, et tema mass on 500 kilogrammi. Kui suur on raskuse tegelik mass, kui selle maht on 5 liitrit ja materjal, millest see on valmistatud, on kork?
Otsus. Tabelist peate leidma korgi tiheduse väärtuse. See võrdub 240 kg/m3. Nüüd peate helitugevuse väärtuse tõlkima, saate 0,005 m3.
Neid koguseid teades pole juba teadaoleva valemi kasutamine keerulineloendage võltskaalu mass. Selgub, et see on 1,2 kg. Nüüd ma saan aru, miks kloun pole üldse raske.
Vastus. Kettakella tegelik mass on 1,2 kg.
Probleem nr 3. Seisukord: Džinn istus lambis, mille helitugevus on teadmata. Kuid selle tihedus oli sel hetkel 40 000 kg/m3. Kui see pudelist vabastati, hakkasid sellel olema tavalise inimkeha parameetrid: maht 0,08 m3, tihedus 1000 kg/m3. Mis on lambi helitugevus?
Otsus. Kõigepe alt peate välja selgitama selle massi normaalses olekus. See on 80 kg. Nüüd saame edasi liikuda lambi helitugevuse leidmise juurde. Eeldame, et Jean võtab selle sees kogu ruumi. Seejärel peate massi jagama tihedusega, see tähendab 80 40 000-ga. Väärtus on 0,002 m3. Mis on võrdne kahe liitriga.
Vastus. Lambi maht on 2 liitrit.
Massi arvutamise probleemid
Jätk vestlusele sellest, mis on mass, peaks olema eluga seotud ülesannete lahendamine. Siin on kaks olukorda, mis näitavad selgelt teadmiste rakendamist praktikas.
Probleem nr 4. Seisukord: 1979. aastal juhtus tankeri õnnetus, mille tagajärjel sattus lahte nafta. Selle laigu läbimõõt oli 640 m ja paksus umbes 208 cm. Kui suur on mahavalgunud õli mass?
Otsus. Õli tihedus on 800 kg/m3. Juba tuntud valemi kasutamiseks peate teadma koha mahtu. Seda on lihtne arvutada, kui võtame koha silindri jaoks. Siis on mahu valem järgmine:
V=πr2h.
Lisaks on r raadius ja h silindri kõrgus. Siis on helitugevus 668794,88 m3. Nüüd saate massi arvutada. See tuleb välja selline: 535034904 kg.
Vastus: õli mass on ligikaudu 535036 tonni.
Probleem5. Seisukord: pikima telefonikaabli pikkus on 15151 km. Kui suur on selle valmistamisel kasutatud vase mass, kui juhtmete ristlõige on 7,3 cm2?
Otsus. Vase tihedus on 8900 kg/m3. Maht leitakse valemiga, mis sisaldab silindri aluse pindala ja kõrguse (siin kaabli pikkus) korrutist. Kuid kõigepe alt peate selle ala ruutmeetriteks teisendama. See tähendab, jagage see arv 10000-ga. Pärast arvutusi selgub, et kogu kaabli maht on ligikaudu 11000 m3.
Nüüd peate tiheduse ja mahu väärtused korrutama, et teada saada, mis mass on. Tulemuseks on arv 97900000 kg.
Vastus: vase mass on 97900 tonni.
Järjekordne massiväljakutse
Probleem nr 6. Seisund: Suurima küünla, mis kaalus 89867 kg, läbimõõt oli 2,59 m. Mis oli selle kõrgus?
Otsus. Vaha tihedus - 700 kg/m3. Kõrgus tuleb leida mahuvalemist. See tähendab, et V tuleb jagada π ja raadiuse ruudu korrutisega.
Ja maht ise arvutatakse massi ja tiheduse järgi. Selgub, et see võrdub 128,38 m3. Kõrgus oli 24,38 m.
Vastus: küünla kõrgus on 24,38 m.
