מושג שאנחנו מכירים מהילדות המוקדמת הוא ההמונים. ובכל זאת, במהלך הפיזיקה, כמה קשיים קשורים בלימודו. לכן, יש צורך להגדיר בבירור מהי מסה. איך אתה יכול לזהות אותה? ולמה זה לא שווה למשקל?
קביעת מסה
המשמעות המדעית הטבעית של ערך זה היא שהוא קובע את כמות החומר הכלול בגוף. לייעודו נהוג להשתמש באות הלטינית m. יחידת המידה במערכת הסטנדרטית היא הקילוגרם. במשימות ובחיי היומיום, משתמשים לעתים קרובות גם באלה מחוץ למערכת: גרמים וטונות.
בקורס פיזיקה בבית הספר, התשובה לשאלה: "מהי מסה?" ניתן בחקר תופעת האינרציה. אז זה מוגדר כיכולת של גוף להתנגד לשינוי במהירות התנועה שלו. לכן, המסה נקראת גם אינרטית.
מה זה משקל?
ראשית, זה כוח, כלומר וקטור. מסה היא כמות סקלרית. וקטור המשקל מחובר תמיד לתמיכה או המתלה והוא מכוון באותו כיוון כמו כוח המשיכה, כלומר אנכית למטה.
הנוסחה לחישוב המשקל תלויה אם התמיכה זו (השעיה). במקרה של מנוחת מערכת, נעשה שימוש בביטוי הבא:
Р=mg, כאשר Р (האות W משמשת במקורות באנגלית) היא משקל הגוף, g היא האצת הנפילה החופשית. עבור כדור הארץ, g נלקח בדרך כלל שווה ל-9.8 m/s2.
ניתן לגזור ממנה את נוסחת המסה: m=P / g.
בעת תנועה למטה, כלומר בכיוון המשקל, ערכו יורד. לכן, הנוסחה הופכת:
Р=m (g - a). כאן "a" הוא האצה של המערכת.
כלומר, כאשר שתי התאוצות אלו שוות, נצפה מצב של חוסר משקל כאשר משקל הגוף הוא אפס.
כשהגוף מתחיל לנוע כלפי מעלה, הם מדברים על עלייה במשקל. במצב זה, מתרחש מצב של עומס יתר. כי משקל הגוף עולה, והנוסחה שלו תיראה כך:
P=m (g + a).
איך מסה קשורה לצפיפות?
פשוט מאוד. ככל שצפיפות החומר ממנו מורכב הגוף גדולה יותר, כך המסה שלו תהיה חשובה יותר. אחרי הכל, צפיפות מוגדרת כיחס של שתי כמויות. הראשון שבהם הוא מסה, נפח הוא השני. כדי לייעד ערך זה, נבחרה האות היוונית ρ. יחידת המידה היא היחס בין קילוגרם למטר מעוקב.
בהתבסס על האמור לעיל, נוסחת המסה לובשת את הצורה הבאה:
m=ρV, שבה האות V מציינת את נפח הגוף.
משימות משעשעות
לאחר הבהרת השאלה מהי מסה, אתה יכול להתחיל לפתור בעיות. אלה מהםשיש להם תוכן מרתק ישאיר את התלמידים מתעניינים יותר.
משימה מספר 1. מצב: פו הדוב קיבל שני סירי ליטר זהים. אחד מכיל דבש, השני מכיל שמן. איך לדעת באיזה דבש יש בלי לפתוח אותם?
החלטה. צפיפות הדבש גדולה מזו של חמאה. הראשון הוא 1430 kg/m3 והשני הוא 920 kg/m3. לכן, עם אותו נפח של סירים, זה עם דבש יהיה כבד יותר.
כדי לענות בצורה מדויקת יותר על שאלת הבעיה, תצטרך לחשב את מסת הדבש והשמן בסירים. הנפח שלהם ידוע - הוא 1 ליטר. אבל בחישובים תצטרך ערך במטר מעוקב. אז הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לתרגם. m3 אחד מכיל 1000 ליטר. לכן, בעת חישוב התוצאה, תצטרך לקחת ערך נפח השווה ל-0.001 m3.
עכשיו ניתן להשתמש בנוסחת המסה שבה הצפיפות מוכפלת בנפח. לאחר חישובים פשוטים, התקבלו ערכי המסה הבאים: 1.43 ק"ג ו-0.92 ק"ג, עבור דבש ושמן, בהתאמה.
תשובה: סיר הדבש כבד יותר.
בעיה מס' 2. מצב: הליצן מרים משקולת ללא בעיות, עליה כתוב שהמסה שלו היא 500 קילוגרם. מהי המסה האמיתית של משקל אם נפחו הוא 5 ליטר והחומר ממנו הוא עשוי הוא שעם?
החלטה. בטבלה, אתה צריך למצוא את הערך של צפיפות הפקק. זה שווה ל-240 ק"ג/מ"ר3. עכשיו אתה צריך לתרגם את ערך הכרך, אתה מקבל 0.005 מ3.
כדי לדעת את הכמויות האלה, לא קשה להשתמש בנוסחה הידועה כברלספור את מסת המשקל המזויף. מסתבר שזה שווה ל-1.2 ק ג. עכשיו אני מבין למה הליצן לא קשה בכלל.
תשובה. המסה האמיתית של הקטלבלס היא 1.2 ק ג.
בעיה מס' 3. מצב: הג'יני ישב במנורה שעוצמתה לא ידועה. אבל הצפיפות שלו באותו רגע הייתה 40,000 ק"ג/מ"ר3. כאשר הוא שוחרר מהבקבוק, החלו להופיע בו הפרמטרים של גוף אנושי רגיל: נפח 0.08 m3, צפיפות 1000 kg/m3. מה עוצמת הקול של המנורה?
החלטה. ראשית אתה צריך לגלות את המסה שלה במצב רגיל. זה יהיה שווה ל-80 ק ג. כעת נוכל לעבור למציאת עוצמת הקול של המנורה. נניח שז'אן תופס את כל החלל שבתוכו. אז אתה צריך לחלק את המסה בצפיפות, כלומר 80 על 40,000. הערך יהיה 0.002 m3. שזה שווה לשני ליטר.
תשובה. נפח המנורה הוא 2 ליטר.
בעיות בחישוב המונים
המשך השיחה על מהי מסה, צריך להיות הפתרון של משימות הקשורות לחיים. הנה שני מצבים שידגימו בבירור את יישום הידע בפועל.
בעיה מס' 4. מצב: בשנת 1979 התרחשה תאונת מיכלית שבעקבותיה נכנס נפט למפרץ. הסליק שלו היה בקוטר של 640 מ' ועובי של כ-208 ס מ. מהי מסת השמן שנשפך?
החלטה. צפיפות השמן היא 800 ק"ג/מ"ר3. כדי להשתמש בנוסחה הידועה כבר, אתה צריך לדעת את נפח הנקודה. קל לחשב אם ניקח את המקום עבור צילינדר. אז נוסחת הנפח תהיה:
V=πr2h.
יתר על כן, r הוא הרדיוס, ו-h הוא גובה הגליל.אז עוצמת הקול תהיה שווה ל-668794.88 m3. עכשיו אתה יכול לחשב את המסה. זה ייצא ככה: 535034904 ק ג.
תשובה: מסת השמן שווה בערך ל-535036 טון.
בעיה 5. מצב: אורכו של כבל הטלפון הארוך ביותר הוא 15151 ק"מ. מהי מסת הנחושת שנכנסה לייצור שלה אם חתך החוטים הוא 7.3 ס"מ2?
החלטה. צפיפות הנחושת היא 8900 ק"ג/מ"ר3. הנפח נמצא על ידי נוסחה המכילה את מכפלת שטח הבסיס וגובה (כאן, אורך הכבל) של הגליל. אבל קודם כל אתה צריך להמיר את השטח הזה לתוך מטרים רבועים. כלומר, חלקו את המספר הזה ב-10000. לאחר חישובים, מתברר שנפח הכבל כולו שווה בערך ל-11000 m3.
כעת עליך להכפיל את ערכי הצפיפות והנפח כדי לגלות מהי המסה. התוצאה היא המספר 97900000 ק ג.
תשובה: מסת הנחושת היא 97900 טון.
עוד אתגר המוני
בעיה 6. מצב: הנר הגדול ביותר במשקל 89867 ק ג היה בקוטר 2.59 מ'. מה היה גובהו?
החלטה. צפיפות שעווה - 700 ק"ג/מ"ר3. את הגובה יהיה צורך למצוא מנוסחת הנפח. כלומר, יש לחלק את V במכפלת π ובריבוע הרדיוס.
והנפח עצמו מחושב לפי מסה וצפיפות. מסתבר שהוא שווה ל-128.38 m3. הגובה היה 24.38 מ'.
תשובה: גובה הנר הוא 24.38 מ'.
