чем больше масса тела тем больше инертность

Чем больше масса тела тем больше инертность

Инертность тела.

Мы уже говорили о явлении инерции.
Именно вследствие инерции покоящееся тело приобретает заметную скорость под действием силы не сразу, а лишь за некоторый интервал времени.

Инертность — свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.

Ускорение возникает сразу, одновременно с началом действия силы, но скорость нарастает постепенно.
Даже очень большая сила не в состоянии сообщить телу сразу значительную скорость.
Для этого нужно время.
Чтобы остановить тело, опять-таки нужно, чтобы тормозящая сила, как бы она ни была велика, действовала некоторое время.

Именно эти факты имеют в виду, когда говорят, что тела инертны, т. е. одним из свойств тела является инертность.

Масса.

Количественной мерой инертности является масса.

Приведём примеры простых опытов, в которых очень отчётливо проявляется инертность тел.

1. На рисунке 2.4 изображён массивный шар, подвешенный на тонкой нити.
Внизу к шару привязана точно такая же нить.

Если медленно тянуть за нижнюю нить, то порвётся верхняя нить: ведь на неё действуют и шар своей тяжестью, и сила, с которой мы тянем шар вниз.
Однако если за нижнюю нить очень быстро дёрнуть, то оборвётся именно она, что на первый взгляд довольно странно.

Но это легко объяснить.
Когда мы тянем за нить медленно, то шар постепенно опускается, растягивая верхнюю нить до тех пор, пока она не оборвётся.
При быстром рывке с большой силой шар получает большое ускорение, но скорость его не успевает увеличиться сколько-нибудь значительно за тот малый промежуток времени, в течение которого нижняя нить сильно растягивается и обрывается.
Верхняя нить поэтому мало растягивается и остаётся целой.

2. Интересен опыт с длинной палкой, подвешенной на бумажных кольцах (рис. 2.5).
Если резко ударить по палке железным стержнем, то палка ломается, а бумажные кольца остаются невредимыми.

3. Наконец, самый, пожалуй, эффектный опыт.
Если выстрелить в пустой пластмассовый сосуд, пуля оставит в стенках правильные отверстия, но сосуд останется целым.
Если же выстрелить в такой же сосуд, заполненный водой, то сосуд разорвётся на мелкие части.
Это объясняется тем, что вода малосжимаема и небольшое изменение её объёма приводит к резкому возрастанию давления.
Когда пуля очень быстро входит в воду, пробив стенку сосуда, давление резко возрастает.
Из-за инертности воды её уровень не успевает повыситься, и возросшее давление разрывает сосуд на части.

Чем больше масса тела, тем больше его инертность, тем сложнее вывести тело из первоначального состояния, т. е. заставить его двигаться или, наоборот, остановить его движение.

Единица массы.

В кинематике мы пользовались двумя основными физическими величинами — длиной и временем.
Для единиц этих величин установлены соответствующие эталоны, сравнением с которыми определяются любая длина и любой интервал времени.
Единицей длины является метр, а единицей времени — секунда.
Все другие кинематические величины не имеют эталонов единиц.
Единицы таких величин называются производными.

При переходе к динамике мы должны ввести ещё одну основную единицу и установить её эталон.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу массы — один килограмм (1 кг) — принята масса эталонной гири из сплава платины и иридия, которая хранится в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа.
Точные копии этой гири имеются во всех странах.
Приближённо массу 1 кг имеет вода объёмом 1 л при комнатной температуре.
Легко осуществимые способы сравнения любой массы с массой эталона путём взвешивания мы рассмотрим позднее.

Источник

Масса и инертность

Масса является мерой инертности. Чем больше масса тела, тем оно более инертно, то есть обладает большей инертностью. Закон инерции гласит, что если на тело не действуют другие тела, то оно остается в покое или совершает прямолинейное равномерное движение.

Когда тела взаимодействуют, например, сталкиваются, то покой или прямолинейное равномерное движение нарушаются. Тело может начать ускоряться или наоборот тормозить. Скорость, которую приобретет (или теряет) тело после взаимодействия с другим телом, кроме прочего зависит от соотношения масс взаимодействующих тел.

Так если катящийся мяч столкнется на своем пути с кирпичом, то он не просто остановится, а скорее всего изменит свое направление движения, отскочит. Кирпич же скорее всего останется на месте, может быть упадет. Но если на пути движения мяча будет картонная коробка, по размерам равная кирпичу, то мяч уже не отскочит от нее с той же скоростью, что от кирпича. Мяч может вообще протащить ее впереди себя, продолжив движение, но замедлив его.

Мяч, кирпич и коробка имеют разные массы. Кирпич обладает большей массой, а, следовательно, он более инертный, поэтому мяч почти не может изменить его скорость. Скорее кирпич меняет скорость мяча на противоположную. Коробка менее инертна, поэтому ее проще сдвинуть, а сама она не может изменить скорость меча так, как это сделал кирпич.

Классический пример сравнения масс двух тел с помощью оценки их инертности таков. Две покоящиеся тележки скрепляют между собой, согнув и связав упругие пластины, припаянные к их концам. Далее пережигают связывающую нить. Пластины распрямляются, отталкиваясь друг от друга. Таким образом тележки тоже отталкиваются друг от друга и разъезжаются в противоположные стороны.

При этом существуют следующие закономерности. Если тележки имеют равные массы, то они приобретут равные скорости и до полного торможения отъедут от исходной точки на равные расстояния. Если тележки имеют разные массы, то более массивная (а значит более инертная) отъедет на меньшее расстояние, а менее массивная (менее инертная) отъедет на большее расстояние.

Причем существует связь масс и скоростей взаимодействующих тел, находящихся изначально в состоянии покоя. Произведение массы и приобретенной скорости одного тела равно произведению массы и приобретенной скорости другого тела после взаимодействия. Математически это можно выразить так:

Эта формула говорит о том, что чем больше масса тела, тем меньше его скорость, и чем меньше масса, тем больше скорость тела. Масса и скорость одного тела находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга (чем больше одна величина, тем меньше другая).

Обычно формулу записывают так (ее можно получить, преобразовав первую формулу):

То есть отношение масс тел обратно пропорционально отношению их скоростей.

Используя данную закономерность можно сравнивать массы тел, измеряя приобретенные ими скорости после взаимодействия. Если, например, покоящиеся тела после взаимодействия приобрели скорости 2 м/с и 4 м/с, и известна масса второго тела (пусть будет 0,4 кг), то можно узнать массу первого тела: m1 = (v₂/v₁) * m₂ = 4 / 2 * 0,4 = 0,8 (кг).

Источник

Масса и плотность

Слово «масса» мы ежедневно используем в своей жизни.

Все вещества состоят из мельчайших частичек: атомов и молекул. В разных веществах масса этих частичек разная, она зависит от параметров еще более мелких частиц, составляющих атомы и молекулы. В результате исследований было доказано, что чем плотнее атомы или молекулы расположены друг к другу, тем выше масса тела.

На сегодняшний день различают некоторые свойства вещества, с помощью которых характеризует массу тел:

Численно величина массы остается одинаковой, независимо от того, какое именно свойство рассматривается.

Инертность

Различают две разновидности массы: инертную и гравитационную.

Инертностью называется способность тела сопротивляться при попытке изменения его скорости. При этом тела разной инертной массы с разной силой оказывают такое сопротивление. Тела с разной массой, находящиеся под одинаковым воздействием внешних сил, изменяют свою скорость по-разному.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Инертность зависит от параметров массы тела. Чем больше масса тела, тем медленнее оно будет менять скорость. Меру инертности определяет инертная масса тела. Если тела взаимодействуют между собой, то оба они изменяют свою скорость. Данный процесс сопровождается появлением ускорений у этих тел.

Отношение ускорений взаимодействующих тел равняется обратному отношению масс данных тел.

В международной системе измерений единицей измерения массы является килограмм (кг).

Свойства массы

Масса имеет определенные характеристики:

Для определения значения массы существует международный эталон. Он называется килограммом, находится во Франции и выглядит как металлический цилиндр, высотой и диаметром по 39 мм.

В международной системе измерений массу обозначают латинской маленькой буквой m. Масса – величина скалярная.

Массу тела можно определить различными способами. В основном на практике пользуются весами. Весы показывают гравитационную массу и бывают различного исполнения: пружинные, рычажные и электронные.

Для определения массы весами пользовались еще около 4 тысяч лет назад древние египтяне. К нашему времени конфигурация весов конечно же изменилась, и на сегодняшний день весы бывают различных размеров и конструкций. Существуют весы для определения массы очень маленьких по размеру тел, а также крупногабаритных объектов. Например, в химических лабораториях применяются сверхточные весы для определения небольших масс навесок, а для взвешивания автомобилей применяются крупногабаритные весы с большей погрешностью измерений.

Плотность вещества

Плотность вещества будет тем большей, чем больше плотность расположения атомов и молекул. При различных агрегатных состояниях вещества изменяется его плотность.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Если вещество находится в твердом агрегатном состоянии, то степень его плотности выше, так как атомы при этом расположены плотнее. Если то же самое вещество пребывает в жидком агрегатном состоянии, его плотность уменьшается, но её значение очень близко к значению плотности в твёрдом состоянии. В газообразном агрегатном состоянии молекулы и атомы расположены на большом расстоянии друг от друга, поэтому плотность их расположения достаточно низкая. Соответственно плотность того же вещества будет иметь меньшее значение.

Источник

Масса тела. Единицы массы

Содержание

Когда два тела взаимодействуют друг с другом, их скорости могут меняться. Что мы здесь имеем в виду? Тела могут останавливаться, разгоняться, замедляться, могут начать двигаться в другом направлении.

Опытное рассмотрение взаимодействия тел разной массы

В прошлом уроке мы рассматривали опыт с двумя тележками, к одной из которых была прикреплена гибкая металлическая пластина. Проведем похожий опыт (рисунок 1). На одну из тележек установим груз (рисунок 1,а).

Рисунок 1. Опыт, иллюстрирующий взаимодействие двух тел разной массы.

Красной линией отмечено исходное положение тележек. После того, как мы разрежем нить, скрепляющую пластину, тележки разъедутся в разные стороны. Но теперь мы ясно видим, что тележка с грузом откатилась на меньшее расстояние, чем тележка без груза (рисунок 1, б).

Логично, что та тележка, которая прошла меньший путь, имела меньшую скорость. Но это была тележка с грузом. Тележка, движущаяся с меньшей скоростью, обладает большей массой, а тележка с большей скоростью обладает меньшей массой.

Скорости, приобретенные телами после взаимодействия друг с другом, зависят от их массы.

Соотношение масс и приобретенных после взаимодействия скоростей

Мы можем измерить скорости тележек после взаимодействия и сравнить их массы. Опытным путем было установлено соотношение:

т.к. скорость второй тележки в 2 раза больше скорости первой, то ее масса будет в 2 раза меньше массы первой тележки.

Тогда, если после взаимодействия

Инертность и масса тела

Когда мы разбирали определении инерции (способность сохранять скорость тела при отсутствии действия на него других тел), мы упоминали понятие инертности. Рассмотрев взаимодействие тел друг с другом и изменение скорости, теперь мы можем дать полное определение и этому понятию.

Инертность – это индивидуальное свойство каждого тела по-своему менять свою скорость при взаимодействии с другими телами:

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

Единицы измерения массы

Единица массы в СИ – килограмм (1 кг).

Существует так называемый “эталон” – цилиндр из сплава платины и иридия весом ровно 1 кг. Международный эталон был выпущен в 1889 году и хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севре (близ Парижа). Хоть он и хранился под герметичными колпаками (рисунок 2), его вес менялся, теряя примерно по 50 микрограммов за 100 лет. Но с 20 мая 2019 года он перестал был значимым. Теперь эту единицу (кг) определяют через физическую константу – постоянную Планка, о которой вы узнаете в старших классах.

Рисунок 2. Эталон килограмма.

Другие используемые единицы массы: тонна (т), грамм (г), миллиграмм (мг):

Примеры задач

Дано:
$m_р = 9 кг$
$\upsilon_р = 1,3 \frac<м><с>$
$\upsilon_п = 800 \frac<м><с>$

Показать решение и ответ

Решение:
Запишем соотношение масс и скоростей взаимодействующих тел:
$\frac = \frac<\upsilon_р><\upsilon_п>$.

Дано:
$m_м = 40 кг$
$\upsilon_м = 4 \frac<м><с>$
$m_л = 100 кг$

Показать решение и ответ

Решение:
Запишем соотношение масс и скоростей взаимодействующих тел:$$\frac<\upsilon_л> <\upsilon_м>= \frac$$

Источник

Новое в блогах

Инерционная масса или ошибка Ньютона.

Понятие массы в современной физике является одним из ключевых фундаментальных понятий. В этой главе, будет показано, что фундамент этот построен из песка…

Как нам говорит физика, вес тела определяется силой гравитационного притяжения к Земле. И вес этот будет зависеть от высоты, на которой расположено тело, в полном согласии с законом «всемирного» тяготения дедушки Ньютона.

Возьмем граммовую дробинку и пудовую гирю, поднимемся на Пизанскую башню и сбросим их вниз. Все прекрасно знают и всех так учили в школе, что они упадут на Землю одновременно.

И никто особо не задумывается, а почему они падают одинаково, ведь гиря притягивается Землей (весит) намного сильнее, чем граммовая дробинка. Физики объясняют этот «парадокс» наличием некой инерционной массы, которая, якобы сопротивляется падению. И по результатам различных хитроумных экспериментов, у них эта инерционная масса, практически, совпадает с гравитационной. То есть с весом.

На самом деле, объяснение этого явления элементарно просто. Пока тела находятся в состоянии свободного падения, их вес не ощущается, так как они не действуют на опору, потому что эта опора падает вместе с ними.

То есть дробинка и гиря, как и космонавты на спутнике падают под действием гравитационной разности потенциалов (силы), между высотой, с которой они падают и поверхностью земли.

И под действием одинаковой разности потенциалов, падают они с одинаковой скоростью, несмотря на то, что весят по разному. Никакая масса на скорость (ускорение) падения не влияет. Однако сила притяжения (вес) на них все равно действует и при этом остается, практически постоянной, потому что положение тела относительно Земли, в сравнении с размерами земного шара, меняется очень незначительно.

И как только тело коснется поверхности Земли, его вес сразу же и обнаружится, в виде вмятин разной величины.

Теперь поднимемся на МКС. Космонавты там так же находятся в состоянии отсутствия веса, так как непрерывно падают на Землю. Однако благодаря горизонтальной составляющей, равной 1-й космической скорости, они никогда не успевают упасть на нее, потому что Земля постоянно «уходит у них из-под ног».

В результате того, что МКС постоянно находится на одной и той же небольшой, по сравнению с размерами земного шара, высоте, космонавты там весят почти так же как и на Земле, разве что, килограмма на 2-3 меньше. Вес этот реально ощущается, когда космонавты, например, толкают друг друга или перемещают какие-либо предметы.

Но если станцию поднять на орбиту, высотой равную или превышающую радиус планеты, примерно 7000-8000 км, космонавты будут весить там, буквально милиграммы и при толчках будут легко отскакивать друг от друга, как воздушные шарики.

Это должны были испытывать американские астронавты, летящие к Луне…

Здесь будет очень уместно заметить что, судя по характеру движения американских астронавтов на кинокадрах, снятых якобы на Луне, они там никогда не были. Заблуждения относительно того, что у материи есть инертная масса, сыграло с ними злую шутку, превратив их в «обманутых обманщиков».

Хорошо видно, что этот сюжет снимался на Земле и с повышенной частотой смены кадров, поэтому движения астронавтов кажутся несколько плавнее и медленнее обычного. А в силу меньшего веса, но неизменной мышечной силы, характер движения людей на Луне будет совершенно другим.

Радиус Земли составляет – 6300км, а радиус Луны 1700км. То есть радиус Луны меньше земного в 3,7 раза. Следовательно, согласно формуле, приведенной в главе, [гл.3] сила притяжения на Луне будет в (3,7) 2 = 14 раз меньше, чем на Земле.

Поэтому движения астронавтов, весящих на Луне вместе со скафандрами, не более 12- 14 килограммов, будут более быстрыми и резкими, как у кузнечиков. И неоспоримые доказательства этого будут получены при первом же настоящем посещении космонавтами нашего спутника.

А теперь прикинем, сколько будет весить космонавт, например, на Юпитере. Радиус Юпитера равен 70 000 км. Он больше земного в 11 раз. Следовательно, вес космонавта со скафандром (150 кГ), там должен быть равен 150*11 2 =18 тонн. Учитывая, что Юпитер состоит, преимущественно, из более легких элементов, чем Земля, эту цифру можно смело уменьшить раза в два…

Но все равно нога человека никогда не ступит на поверхность Юпитера. Это удел роботов. Более того, его поверхность, скорее всего, находится в жидком состоянии.

Однако снова вернемся на грешную Землю. Возьмем легкую тележку и толкнем её. Она легко покатится… А теперь положим на нее полтонны груза и вновь толкнем. Однако теперь для того, что бы она покатилась, придется приложить уже приличную силу…

Вот как раз отсюда и растут ноги самого большого заблуждения в науке. Ньютон, а так же другие ученые и их последователи, не понимая механизма гравитации, придумали некую инерционную массу, которая, якобы присуща материи и эта масса противодействует, приложенной к телу, силе.

Это заблуждение очень легко объясняется без привлечения понятия массы.

Начнем с того, что любое тело обладает своим собственным полем тяготения. Именно благодаря этому полю, все тела во вселенной имеют сферическую форму, а следовательно все взаимодействия во вселенной необходимо рассматривать в полярной (сферической) системе координат.

Поэтому когда мы прикладываем какую-то силу F к тележке, эта сила всегда действует под некоторым углом а к дуге равного потенциала, в результате чего, потенциал тележки в гравитационном поле Земли стремится измениться от R ₀ до R ₁.

Не умея объяснить, эту силу F _и,теоретики ошибочно принимают её за некое релятивистское увеличение массы. Экспериментальное доказательство этого утверждения элементарно. Достаточно поднять обычные механические балансовые часы на высокую, например, геостационарную орбиту. Если материя имеет такое свойство, как масса, то точность хода часов не изменится.

В противном случае, при уменьшенном весе баланса и неизменной упругости волоска, частота его колебаний увеличится, а амплитуда настолько уменьшится, что часы просто остановятся.

В общем случае объяснение возникновения инерции легко понять из рисунка (рис.14). Сила инерции, под действием одинаковых сил F , пропорциональна разности возникающих гравитационных потенциалов dR , которая зависит от высоты орбиты R спутника С . Эта сила F _и равна проекции dR на вектор силы F .

(Если направление действия силы происходит еще и под углом к диаметральной плоскости тяготеющего тела, возникает еще и дополнительная разность потенциалов (сила), направленная под углом 90 градусов к ней, называемая в науке силой Кориолиса.)

Когда космонавты, наконец-то по настоящему полетят к Луне, они в этом сразу же и убедятся. А американцам придется гореть от стыда…

Иногда встречающиеся в печати сообщения о том, что в результате сложных научных экспериментов, с точностью до десятого знака, установлено равенство гравитационной и инерционной масс, можно сравнить, разве что, с утверждениями средневековых схоластов о равенстве количества ангелов и чертей, умещающихся на острие иглы.

Как уже сказано выше, из-за отсутствия у материи инерционной массы, на больших расстояниях от космических объектов, превышающих их радиус, вес тела, а, следовательно и силы инерции оказываются настолько ничтожными, что космические аппараты могут перемещаться там с огромными и совершенно безопасными для людей, ускорениями, превышающими тысячи g .

И так как закон сохранения импульса обойти невозможно, для путешествий к другим планетам, в целях сокращения времени полета, возможно будет использовать ракетные двигатели с очень высокой (взрывной) скоростью истечения рабочего тела. То есть, по сути, для разгона, а так же и последующего торможения межпланетного корабля будет вполне возможным использование атомного взрыва, без каких либо последствий для организма.

Заблуждениями относительно понятия массы, обусловлены и стремления физиков найти некую частицу, придающую материи это несуществующее свойство. Именно для этого и строятся бессмысленные мегалитические сооружения, вроде адронного коллайдера, где ученые занимаются дорогостоящими попытками подтвердить свои заблуждения и открыть некий бозон Хиггса, который по их мнению придает массу материи…

Источник