Μια έννοια που γνωρίζουμε από την πρώιμη παιδική ηλικία είναι η μάζα. Κι όμως, στο μάθημα της φυσικής, ορισμένες δυσκολίες συνδέονται με τη μελέτη της. Επομένως, είναι απαραίτητο να ορίσουμε με σαφήνεια τι είναι η μάζα. Πώς μπορείς να την αναγνωρίσεις; Και γιατί δεν είναι ίσο με βάρος;
Προσδιορισμός μάζας
Η φυσική επιστημονική έννοια αυτής της τιμής είναι ότι καθορίζει την ποσότητα της ύλης που περιέχεται στο σώμα. Για τον χαρακτηρισμό του, συνηθίζεται να χρησιμοποιείται το λατινικό γράμμα m. Η μονάδα μέτρησης στο τυπικό σύστημα είναι το κιλό. Στις εργασίες και στην καθημερινή ζωή, χρησιμοποιούνται συχνά και εκτός συστήματος: γραμμάρια και τόνοι.
Σε ένα σχολικό μάθημα φυσικής, η απάντηση στην ερώτηση: "Τι είναι η μάζα;" δίνεται στη μελέτη του φαινομένου της αδράνειας. Τότε ορίζεται ως η ικανότητα ενός σώματος να αντιστέκεται σε μια αλλαγή στην ταχύτητα της κίνησής του. Επομένως, η μάζα ονομάζεται επίσης αδρανής.
Τι είναι βάρος;
Πρώτον, είναι δύναμη, δηλαδή διάνυσμα. Η μάζα είναι μια κλιμακωτή ποσότητα. Το διάνυσμα βάρους είναι πάντα προσαρτημένο στο στήριγμα ή την ανάρτηση και κατευθύνεται προς την ίδια κατεύθυνση με τη βαρύτητα, δηλαδή κάθετα προς τα κάτω.
Ο τύπος για τον υπολογισμό του βάρους εξαρτάται από το αν τοαυτή η υποστήριξη (αναστολή). Στην περίπτωση ηρεμίας συστήματος, χρησιμοποιείται η ακόλουθη έκφραση:
Р=mg, όπου Р (το γράμμα W χρησιμοποιείται στις αγγλικές πηγές) είναι το βάρος του σώματος, g είναι η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Για τη γη, το g λαμβάνεται συνήθως ίσο με 9,8 m/s2.
Ο τύπος μάζας μπορεί να προκύψει από αυτόν: m=P / g.
Όταν κινείστε προς τα κάτω, δηλαδή προς την κατεύθυνση του βάρους, η τιμή του μειώνεται. Επομένως, ο τύπος γίνεται:
Р=m (g - a). Εδώ το "a" είναι η επιτάχυνση του συστήματος.
Δηλαδή, όταν αυτές οι δύο επιταχύνσεις είναι ίσες, παρατηρείται κατάσταση έλλειψης βαρύτητας όταν το σωματικό βάρος είναι μηδέν.
Όταν το σώμα αρχίζει να κινείται προς τα πάνω, μιλούν για αύξηση βάρους. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται μια κατάσταση υπερφόρτωσης. Επειδή το σωματικό βάρος αυξάνεται και η φόρμουλα του θα μοιάζει με αυτό:
P=m (g + a).
Πώς σχετίζεται η μάζα με την πυκνότητα;
Πολύ απλό. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα της ουσίας από την οποία αποτελείται το σώμα, τόσο πιο σημαντική θα είναι η μάζα της. Άλλωστε, η πυκνότητα ορίζεται ως η αναλογία δύο ποσοτήτων. Το πρώτο από αυτά είναι μάζα, ο όγκος είναι το δεύτερο. Για να οριστεί αυτή η τιμή, επιλέχθηκε το ελληνικό γράμμα ρ. Η μονάδα μέτρησης είναι ο λόγος του κιλού προς το κυβικό μέτρο.
Με βάση τα παραπάνω, ο τύπος μάζας παίρνει την ακόλουθη μορφή:
m=ρV, στο οποίο το γράμμα V δηλώνει τον όγκο του σώματος.
Διασκεδαστικές εργασίες
Μετά την αποσαφήνιση της ερώτησης του τι είναι μάζα, μπορείτε να αρχίσετε να λύνετε προβλήματα. Αυτοί από αυτούςπου έχουν ελκυστικό περιεχόμενο θα κρατήσουν τους μαθητές περισσότερο ενδιαφέρον.
Αριθμός εργασίας 1. Προϋπόθεση: Στο Γουίνι το Αρκουδάκι παρουσιάστηκαν δύο πανομοιότυπα δοχεία λίτρων. Το ένα περιέχει μέλι, το άλλο περιέχει λάδι. Πώς να μάθετε ποιο μέλι είναι μέσα χωρίς να το ανοίξετε;
Απόφαση. Η πυκνότητα του μελιού είναι μεγαλύτερη από αυτή του βουτύρου. Το πρώτο είναι 1430 kg/m3 και το δεύτερο είναι 920 kg/m3. Επομένως, με τον ίδιο όγκο γλάστρες, αυτή με το μέλι θα είναι πιο βαριά.
Για να απαντήσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια στην ερώτηση του προβλήματος, θα χρειαστεί να υπολογίσετε τη μάζα του μελιού και του λαδιού σε γλάστρες. Ο όγκος τους είναι γνωστός - είναι 1 λίτρο. Αλλά στους υπολογισμούς θα χρειαστείτε μια τιμή σε κυβικά μέτρα. Οπότε το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να μεταφράσετε. Ένα m3 περιέχει 1000 λίτρα. Επομένως, κατά τον υπολογισμό του αποτελέσματος, θα πρέπει να λάβετε μια τιμή όγκου ίση με 0,001 m3.
Μπορεί τώρα να χρησιμοποιηθεί ο τύπος μάζας στον οποίο η πυκνότητα πολλαπλασιάζεται με τον όγκο. Μετά από απλούς υπολογισμούς, προέκυψαν οι ακόλουθες τιμές μάζας: 1,43 kg και 0,92 kg, για το μέλι και το λάδι, αντίστοιχα.
Απάντηση: το δοχείο με το μέλι είναι πιο βαρύ.
Πρόβλημα Νο. 2. Κατάσταση: Ο κλόουν σηκώνει ένα βάρος χωρίς προβλήματα, στο οποίο γράφει ότι η μάζα του είναι 500 κιλά. Ποια είναι η πραγματική μάζα ενός βάρους αν ο όγκος του είναι 5 λίτρα και το υλικό από το οποίο είναι φελλός;
Απόφαση. Στον πίνακα, πρέπει να βρείτε την τιμή της πυκνότητας του φελλού. Είναι ίσο με 240 kg/m3. Τώρα πρέπει να μεταφράσετε την τιμή του τόμου, λαμβάνετε 0,005 m3.
Γνωρίζοντας αυτές τις ποσότητες, δεν είναι δύσκολο να χρησιμοποιήσετε τον ήδη γνωστό τύπο για ναμετρήστε τη μάζα του πλαστού βάρους. Αποδεικνύεται ίσο με 1,2 κιλά. Τώρα καταλαβαίνω γιατί ο κλόουν δεν είναι καθόλου σκληρός.
Απάντηση. Η πραγματική μάζα του kettlebell είναι 1,2 kg.
Πρόβλημα Νο. 3. Κατάσταση: Το τζίνι καθόταν σε μια λάμπα, η ένταση της οποίας είναι άγνωστη. Αλλά η πυκνότητά του εκείνη τη στιγμή ήταν 40.000 kg/m3. Όταν απελευθερώθηκε από το μπουκάλι, άρχισε να έχει τις παραμέτρους ενός συνηθισμένου ανθρώπινου σώματος: όγκος 0,08 m3, πυκνότητα 1000 kg/m3. Ποια είναι η ένταση του λαμπτήρα;
Απόφαση. Πρώτα πρέπει να μάθετε τη μάζα του στην κανονική κατάσταση. Θα είναι ίσο με 80 κιλά. Τώρα μπορούμε να προχωρήσουμε στην εύρεση του όγκου της λάμπας. Θα υποθέσουμε ότι ο Jean καταλαμβάνει όλο το χώρο μέσα σε αυτό. Στη συνέχεια, πρέπει να διαιρέσετε τη μάζα με την πυκνότητα, δηλαδή 80 με 40.000. Η τιμή θα είναι 0,002 m3. Που ισούται με δύο λίτρα.
Απάντηση. Ο όγκος της λάμπας είναι 2 λίτρα.
Προβλήματα υπολογισμού μάζας
Η συνέχεια της συζήτησης για το τι είναι μάζα, θα πρέπει να είναι η λύση των εργασιών που σχετίζονται με τη ζωή. Ακολουθούν δύο καταστάσεις που θα καταδείξουν ξεκάθαρα την εφαρμογή της γνώσης στην πράξη.
Πρόβλημα Νο. 4. Κατάσταση: Το 1979, συνέβη ένα ατύχημα με δεξαμενόπλοιο, με αποτέλεσμα να εισέλθει πετρέλαιο στον κόλπο. Η κηλίδα του είχε διάμετρο 640 μ. και πάχος περίπου 208 εκ. Ποια είναι η μάζα του χυμένου λαδιού;
Απόφαση. Η πυκνότητα του λαδιού είναι 800 kg/m3. Για να χρησιμοποιήσετε την ήδη γνωστή φόρμουλα, πρέπει να γνωρίζετε τον όγκο του σημείου. Είναι εύκολο να υπολογίσουμε αν πάρουμε το σημείο για έναν κύλινδρο. Τότε ο τύπος όγκου θα είναι:
V=πr2h.
Επιπλέον, r είναι η ακτίνα και h είναι το ύψος του κυλίνδρου. Τότε ο όγκος θα είναι ίσος με 668794,88 m3. Τώρα μπορείτε να υπολογίσετε τη μάζα. Θα βγει ως εξής: 535034904 κιλά.
Απάντηση: η μάζα του λαδιού είναι περίπου ίση με 535036 τόνους.
Πρόβλημα 5. Κατάσταση: Το μήκος του μακρύτερου καλωδίου τηλεφώνου είναι 15151 km. Ποια είναι η μάζα του χαλκού που κατασκευάστηκε εάν η διατομή των συρμάτων είναι 7,3 cm2?
Απόφαση. Η πυκνότητα του χαλκού είναι 8900 kg/m3. Ο όγκος βρίσκεται με έναν τύπο που περιέχει το γινόμενο του εμβαδού της βάσης και του ύψους (εδώ, το μήκος του καλωδίου) του κυλίνδρου. Αλλά πρώτα πρέπει να μετατρέψετε αυτήν την περιοχή σε τετραγωνικά μέτρα. Δηλαδή, διαιρέστε αυτόν τον αριθμό με το 10000. Μετά από υπολογισμούς, αποδεικνύεται ότι ο όγκος ολόκληρου του καλωδίου είναι περίπου ίσος με 11000 m3.
Τώρα πρέπει να πολλαπλασιάσετε τις τιμές πυκνότητας και όγκου για να μάθετε ποια είναι η μάζα. Το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός 97900000 kg.
Απάντηση: η μάζα του χαλκού είναι 97900 τόνοι.
Άλλη μια μαζική πρόκληση
Πρόβλημα 6. Κατάσταση: Το μεγαλύτερο κερί βάρους 89867 kg είχε διάμετρο 2,59 m. Ποιο ήταν το ύψος του;
Απόφαση. Πυκνότητα κεριού - 700 kg/m3. Το ύψος θα πρέπει να βρεθεί από τον τύπο όγκου. Δηλαδή, το V πρέπει να διαιρεθεί με το γινόμενο του π και το τετράγωνο της ακτίνας.
Και ο ίδιος ο όγκος υπολογίζεται κατά μάζα και πυκνότητα. Αποδεικνύεται ότι είναι ίσο με 128,38 m3. Το ύψος ήταν 24,38 μ.
Απάντηση: το ύψος του κεριού είναι 24,38 μ.
