Fiziksel terimleri anlamak ve niceliklerin tanımlarını bilmek, çeşitli yasaların incelenmesinde ve fizikteki problemlerin çözülmesinde önemli bir rol oynar. Temel kavramlardan biri vücut kütlesi kavramıdır. Soruya daha yakından bakalım: vücut ağırlığı nedir?
Tarih
Modern fizik görüşü dikkate alındığında, bir cismin kütlesinin hareket sırasında, gerçek nesneler arasındaki etkileşim sırasında ve ayrıca atomik ve nükleer dönüşümler sırasında kendini gösteren bir özellik olduğunu söylemek güvenlidir. Bununla birlikte, bu kütle anlayışı, Einstein'ın yarattığı görelilik teorisi sayesinde, kelimenin tam anlamıyla 20. yüzyılın ilk on yıllarında oldukça yakın bir zamanda şekillendi.
Tarihe geri dönersek, antik Yunan'ın bazı filozoflarının hareketin olmadığına inandıklarını, dolayısıyla vücut kütlesi kavramının olmadığını hatırlıyoruz. Bununla birlikte, vücut ağırlığı kavramı vardı. Bunu yapmak için Arşimet yasasını hatırlamak yeterlidir. Ağırlık vücut ağırlığı ile ilgilidir. Ancak aynı değerde değiller.
BModern çağda Descartes, Galileo ve özellikle Newton'un çalışmaları sayesinde iki farklı kütle kavramı oluşmuştur:
- atalet;
- yerçekimi.
Daha sonra ortaya çıktığı gibi, her iki vücut kütlesi türü de aynı değerdedir ve doğası gereği çevremizdeki tüm nesnelerin karakteristiğidir.
Atalet
Atalet kütlesinden bahsetmişken, birçok fizikçi Newton'un kuvvet, vücut kütlesi ve ivmenin tek bir eşitlikte birbirine bağlı olduğu ikinci yasası için bir formül vermeye başlıyor. Bununla birlikte, Newton'un kendi yasasını formüle ettiği daha temel bir ifade var. Hareket miktarıyla ilgili.
Fizikte momentum, vücut kütlesi m ile onun v uzayındaki hareket hızının çarpımına eşit bir değer olarak anlaşılır, yani:
p=mv
Herhangi bir cisim için p ve v değerleri, özelliğin vektör değişkenleridir. m değeri, p ve v'yi birbirine bağlayan, dikkate alınan gövde için bir katsayı sabitidir. Bu katsayı ne kadar büyük olursa, sabit bir hızda p değeri o kadar büyük olur ve hareketi durdurmak o kadar zor olur. Yani, bir cismin kütlesi, onun eylemsizlik özelliklerinin bir özelliğidir.
p için yazılı ifadeyi kullanan Newton, momentumdaki değişimi matematiksel olarak tanımlayan ünlü yasasını elde etti. Genellikle şu şekilde ifade edilir:
F=ma
Burada F, m kütleli bir cisme etki eden ve ona a ivmesi veren kuvvettir. De olduğu gibiönceki ifadede, kütle m, iki vektör özelliği arasındaki orantı faktörüdür. Cismin kütlesi ne kadar büyükse, sabit bir etki kuvveti F.
yardımıyla hızını değiştirmek (a'dan az) daha zor olur.
Yerçekimi
Tarih boyunca insanlık gökyüzünü, yıldızları ve gezegenleri takip etti. 17. yüzyıldaki sayısız gözlemin bir sonucu olarak, Isaac Newton evrensel çekim yasasını formüle etti. Bu yasaya göre, iki sabit M1 ve M2 ile orantılı ve karesiyle ters orantılı olarak iki büyük nesne birbirini çeker. aralarındaki R mesafesi, yani:
F=GM1 M2 / R2
Burada G yerçekimi sabitidir. M1 ve M2 sabitlerine etkileşen nesnelerin yerçekimi kütleleri denir.
Dolayısıyla, bir cismin yerçekimi kütlesi, eylemsizlik kütlesiyle hiçbir ilgisi olmayan gerçek nesneler arasındaki çekim kuvvetinin bir ölçüsüdür.
Vücut ağırlığı ve kütlesi
Yukarıdaki ifade gezegenimizdeki yerçekimi kuvvetine uygulanırsa aşağıdaki formül yazılabilir:
F=mg, burada g=GM / R2
Burada M ve R sırasıyla gezegenimizin kütlesi ve yarıçapıdır. g değeri, her okul çocuğunun aşina olduğu serbest düşüşün ivmesidir. M harfi vücudun yerçekimi kütlesini gösterir. Bu formül, kütlesi m olan bir cismin Dünya tarafından çekim kuvvetini hesaplamanıza olanak tanır.
Newton'un üçüncü yasasına göre, F kuvveti şu şekilde olmalıdır:vücudun dayandığı N desteğinin tepkisine eşittir. Bu eşitlik, yeni bir fiziksel nicelik - ağırlık tanıtmamızı sağlar. Ağırlık, vücudun süspansiyonu gerdiği veya belirli bir desteğe bastırdığı kuvvettir.
Fiziğe aşina olmayan birçok insan ağırlık ve kütle kavramlarını ayırt etmez. Aynı zamanda, tamamen farklı değerlerdir. Farklı birimlerde ölçülürler (kilogram cinsinden kütle, Newton cinsinden ağırlık). Ayrıca ağırlık vücudun bir özelliği değil, kütledir. Yine de, bir cismin kütlesini, P ağırlığını bilerek hesaplayabilirsiniz. Bu, aşağıdaki formül kullanılarak yapılır:
m=P / g
Kütle tek bir özelliktir
Bir cismin kütlesinin yerçekimi ve eylemsiz olabileceği yukarıda belirtilmişti. Albert Einstein görelilik kuramını geliştirirken, işaretli kütle türlerinin maddenin aynı özelliğini temsil ettiği varsayımından yola çıktı.
Şimdiye kadar, çeşitli durumlarda her iki vücut kütlesi türünün de sayısız ölçümü yapılmıştır. Tüm bu ölçümler, yerçekimi ve eylemsizlik kütlelerinin, bunları belirlemek için kullanılan aletlerin doğruluğu ile birbiriyle örtüştüğü sonucuna yol açtı.
Geçen yüzyılın ortalarında nükleer enerjinin hızlı gelişimi, ışığın hız sabiti aracılığıyla enerji ile ilişkili olduğu ortaya çıkan kütle kavramının anlaşılmasını derinleştirdi. Bir vücudun enerjisi ve kütlesi, maddenin tek bir özünün tezahürüdür.
