Чаще всего в нашей повседневной жизни слово “масса” мы используем как синоним веса. Если мы говорим о массе тела, то подразумеваем именно вес человека. Несколько реже мы употребляем его также в других значениях. На самом деле это довольно широкое понятие, определение которого следует знать каждому. Поэтому в данной статье мы расскажем, что такое масса и в каких единицах она измеряется.

Масса: определение

В переводе с греческого языка “масса” означает “кусок теста”. В своем основном значении, которое мы употребляем чаще всего, слово подразумевает одну из главных величин в физике. Изначально данная физическая величина обозначала количество вещества в объекте. До девятнадцатого столетия считалось, что вес и инертность физического объекта зависели именно от нее.

Слово имеет и другие значения. Например, массой называют также смесь для приготовления чего-либо (шоколадная масса). Кроме того, в разговорной речи можно часто встретить такое определение слова, как большое количество. К примеру, говорят “масса людей” или “масса продуктов”.

Принцип эквивалентности массы

В природе масса проявляется разными способами. Привычное нам значение массы как синонима веса проявляется пассивной гравитационной массой. Она передает силу, с которой происходит взаимодействие тела с внешними гравитационными полями. Она измеряется посредством взвешивания и используется в сегодняшней метрологии. Активная гравитационная масса является показателем созданного самим телом гравитационного поля. Данное понятие относится к Закону всемирного тяготения. И, наконец, инертная масса показывает инертность тела. О ней можно прочесть во втором законе Ньютона. Важно добавить, что инертная и гравитационная массы равны.

Принцип эквивалентности масс рассматривает действия равноускоренного движения и гравитации, которые мы можем испытывать на себе ежедневно. Так, принцип эквивалентности понятным образом можно объяснить на примере лифта.

Наверняка каждый при передвижении на скоростном лифте испытывал непривычные ощущения относительно изменения собственного веса. Когда лифт поднимается вверх, кажется, будто тело стало тяжелым, и наоборот, когда он трогается вниз, создается впечатление, что земля уходит из-под ног. Это и есть эффект принципа эквивалентности массы. Двигаясь вверх, лифт обретает ускорение, дополняемое ускорением свободного падения в неинерциальной системе отсчета. Таким образом, вес тела увеличивается. Затем, набрав нужную скорость, лифт приходит к равномерному движению, в связи с чем вес возвращается в привычное состояние. Получается, что ускорение обладает действием, характерным для гравитации.

МАССА

(лат. massa, букв.- глыба, ком, кусок), физ. величина, одна из осн. хар-к материи, определяющая её инерционные и гравитац. св-ва. Понятие «М.» было введено в механику И. Ньютоном в определении импульса (кол-ва движения) тела - р пропорц. скорости свободного движения тела v:

где коэфф. пропорциональности m - постоянная для данного тела величина, его М. Эквивалентное определение М. получается из ур-ния движения классической механики Ньютона:

Здесь М.- коэфф. пропорциональности между действующей на тело силой f и вызываемым ею ускорением а. Определённая таким образом М. характеризует св-ва тела, явл. мерой его инерции (чем больше М. тела, тем меньшее оно приобретает под действием пост. силы) и наз. инерциальной или и н е р т н о й М.

В теории гравитации Ньютона М. выступает как источник поля тяготения. Каждое тело создаёт тяготения, пропорц. М. тела, и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого др. телами, к-рого также пропорц. М. Это поле вызывает притяжение тел с силой, определяемой законом тяготения Ньютона:

где r - расстояние между центрами масс тел, G - универсальная , а m1 и m2 - М. притягивающихся тел. Из ф-лы (3) можно получить зависимость между М. тела m и его весом Р в поле тяготения Земли:

где g=GM/r2 - (М - М. Земли, r»R, где R - радиус Земли). М., определяемая соотношениями (3) и (4), наз. г р а в и т а ц и о н н о й.

В принципе ниоткуда не следует, что М., создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показал, что инертная и гравитац. М. пропорц. друг другу (а при обычном выборе ед. измерения численно равны). Этот фундам. закон природы наз. принципом эквивалентности. Экспериментально принцип эквивалентности установлен с очень большой точностью - до 10-12 (1971). Первоначально М. рассматривалась (напр., Ньютоном) как мера кол-ва в-ва. Такое определение имеет вполне определ. смысл только для однородных тел, подчёркивает аддитивность М. и позволяет ввести понятие плотности - М. ед. объёма тела. В классич. физике считалось, что М. тела не изменяется ни в каких процессах (закон сохранения М. (в-ва)).

Понятие «М.» приобрело более глубокий смысл в спец. теории относительности А. Эйнштейна (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ), рассматривающей тел (или ч-ц) с очень большими скоростями - сравнимыми со скоростью света с»3 1010 см/с. В новой механике, наз. релятивистской, связь между импульсом и скоростью ч-цы даётся соотношением:

(при малых скоростях (v

т. е. М. ч-цы (тела) растёт с увеличением её скорости. В релятив. механике определения М. из ур-ний (1) и (2) неэквивалентны, т, к. ускорение перестаёт быть параллельным вызвавшей его силе и М. получается зависящий от направления скорости ч-цы. Согласно теории относительности, М. ч-цы связана с её энергией? соотношением:

М. покоя m0 определяет внутр. энергию ч-цы - т. н. энергию покоя?0=m0c2. Т. энергия (и наоборот), поэтому в релятив. механике не существуют по отдельности законы сохранения М. и энергии - они слиты в единый закон сохранения полной (т. е. включающей энергию покоя ч-ц) энергии. Приближённое их разделение возможно лишь в классич. физике, когда v состояния выделяется избыток энергии (равный энергии связи) D?, к-рому соответствует М. Dm=D?/с2. Поэтому М. составной ч-цы меньше суммы М. образующих её ч-ц на величину D?/с2 (т. н. ). Это явление особенно заметно в ядерных реакциях.

Единицей М. в системе единиц СГС служит , а в СИ - . М. атомов и молекул обычно измеряется в атомных единицах массы. М. элем. ч-ц принято выражать либо в ед. М. эл-на (mе), либо в энергетич. единицах (указывается соответствующей ч-цы). Так, М. эл-на (me) составляет 0,511 МэВ, М. протона - 1836,1 mе, или 938,2 МэВ, и т. д. Природа М.- одна из важнейших ещё не решённых задач физики. Принято считать, что М. элем ч-цы определяется полями, к-рые с ней связаны (эл.-магн., ядерным и др.). Однако количеств. теория М. ещё не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему М. элем. ч-ц образуют дискр. значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .

МАССА

Фундам. физ. величина, определяющая инерционные и гравитац. свойства тел - от макроскопич. объектов до атомов и элементарных частиц - в нерелятивистском приближении, когда их скорости пренебрежимо малы по сравнению со скоростью света с. В этом приближении M. тела служит мерой содержащегося в теле вещества и имеют место законы сохранения и аддитивности M.: масса изолиров. системы тел не меняется со временем и равна сумме M. тел, составляющих эту систему. Нерелятивистское является предельным случаем относительности теории, рассматривающей движение с любыми скоростями вплоть до скорости света.

С точки зрения теории относительности M. т тела характеризует его энергию покоя , согласно соотношению Эйнштейна:

В теории относительности, как и в нерелятивистской теории, M. изолиров. системы тел со временем не меняется, однако она не равна сумме M. этих тел.

Инерционные (или инерциальные, инертные) свойства M. в нерелятивистской (ньютоновой) механике определяются соотношениями:

и вытекающим из них соотношением

где - импульс тела,- сила,- ускорение. M. входит также в ф-лу кинетич. энергии тела T:

В ньютоновой теории гравитации M. служит источником силы всемирного тяготения, притягивающей все тела друг к другу. Сила с к-рой тело с массой mi притягивает тело с массой т 2 , определяется законом тяготения Ньютона:

где - гравитационная постоянная, а - радиус-вектор, направленный от первого тела ко второму. Из ф-л (4) и (6) следует, что ускорение тела, свободно падающего в гравитац. поле, не зависит ни от его M., ни от свойств вещества, из к-рого тело состоит. Эту закономерность, проверенную на опыте в поле Земли с точностью порядка 10 -8 и в поле Солнца с точностью порядка 10 -12 , обычно наз. равенством инертной и гравитац. (тяготеющей, тяжёлой) M., хотя следует подчеркнуть, что идёт не о равенстве двух разных M., а об одной и той же физ. величине - M., определяющей разл. явления. В спец. теории относительности энергия, импульс, и M. связаны между собой соотношениями, отличающимися от соотношений нерелятивистской механики, но переходящими в последние при Важную роль в релятивистской механике играет понятие полной энергии , равной для свободного тела сумме его энергии покоя и кинетич. энергии, По существу всю механику релятивистской свободной частицы описывают два ур-ния:

Отметим, что величина т, входящая в правую часть ур-ния (7), - это та же M., к-рая входит в ур-ния ньютоновой механики. В отличие от энергии и импульса, меняющихся при переходе от одной системы отсчёта к другой, M. остаётся при этом неизменной: она является лоренцевым инвариантом.

Соотношение (3) справедливо и в теории относительности при произвольных значениях , но соотношения (2) и (4) уже не имеют места. В частности, направление и величина ускорения тела определяются не только силой, но и скоростью, так что при не малых значениях ввести одну величину, к-рая служила бы мерой инертности тела, в этом случае нельзя.

Не является в релятивистском случае M. и источником гравитац. поля, им является энергии-импульса, имеющий в общем случае 10 компонент.

Из ур-ний (7) и (8) следует, что если тело имеет нулевую M., то оно движется всегда со скоростью света и не может находиться в покое, и наоборот, если тело движется со скоростью света, его M. должна равняться нулю. В пределе из этих ур-ний следует, что

Т. е. воспроизводятся соотношение Эйнштейна (1) и норелятивистские выражения (2) и (5) для импульса и кинетич. энергии.

При произвольных значениях из ур-ний (7) и (8) для тела с можно получить

Т. н. лоренц-фактор.

В спец. теории относительности имеют место законы сохранения энергии и импульса. В частности, энергия (импульс р )системы h свободных частиц равна сумме их энергий (импульсов)

Отсюда и из ф-лы (7) следует, что M. системы не равна сумме M. составляющих её частей. Так, легко проверить, что в простейшем случае двух фотонов с энергией у каждого их суммарная M. равна нулю, если они летят в одну сторону, и если они летят в противоположные стороны. Этот пример иллюстрирует также и то обстоятельство, что в теории относительности M. системы тел уже не является мерой кол-ва вещества.

Единицей M. в системе СГС служит грамм, в СИ - килограмм. M. атомов и молекул обычно измеряется в атомных единицах массы. M. элементарных частиц принято измерять в (или, пользуясь системой единиц, в к-рой с = 1,- в МэВ). Напр., M. электрона M. протона M.самой тяжёлой из открытых элементарных частиц -

Известны многочисл. примеры взаимопревращения энергии покоя в кинетич. энергию и наоборот. Так, на встречных электрон-позитронных пучках при столкновении с энергиямии противоположно направленными импульсами рождается покоящийся Z-бозон. При аннигиляции покоящихся электрона и позитрона вся их энергия покоя превращается в кинетич. энергию фотонов. В результате термоядерных реакций на Солнце происходит превращение двух электронов и четырёх протонов в ядро гелия и два и выделяется кинетич. энергия

В этом случае в кинетич. энергию переходит примерно 1% суммы M. частиц, вступающих в реакцию. При делении ядра урана МэВ, что составляет ~10 -3 M. При горении метана

Выделяется энергия ~ 10 -10 M. В процессе фотосинтеза M. возрастает примерно на такую же величину за счёт поглощения растением кинетич. энергии фотонов.

Если частицы не свободны, как, напр., электроны в металле или кварки в нуклоне, они имеют эффективную массу. Эфф. M. кварка зависит от расстояния, на к-ром она измеряется: чем меньше расстояние, тем меньшем. кварка. Существует принципиальное различие между M. кварка и M. электрона, т. к. кварк, в отличие от электрона, не может находиться в свободном состоянии.

Природа M. элементарных частиц является одним из гл. вопросов физики. На рубеже 19 и 20 вв. предполагали, что M. может иметь эл.-магн. происхождение. В наст, известно, что эл.-магн. ответственно лишь за малую долю M. электрона. Известно также, что осн. вклад в M. нуклонов даёт , обусловленное глюонами, а не M. входящих в кварков. Но не известно, чем обусловлены M. лептонов и кварков. Существует гипотеза, что здесь осн. роль играют фундам. бозоны с нулевым спином - т. н. хиггсовы бозоны (см. Хиггса механизм). Поиски этих частиц - одна из осн. задач физики высоких энергий.

В учебной, научно-популярной и энциклопедической литературе (в частности, в статьях данной энциклопедии, посвящённых релятивистским ускорителям заряж. частиц) ещё широко распространена архаичная терминология, возникшая в нач. 20 в. в процессе создания теории относительности. Исходным пунктом её является использование ф-лы в области не малых значений где справедлива ф-ла (8). В результате возникли утверждения, что M. тела растёт с увеличением его скорости (энергии), обладает M. и имеется полная эквивалентность между M. и энергией:

Вопреки тому, что писал А. Эйнштейн в статье и книге , часто именно эту ф-лу, а не ф-лу (1) называют ф-лой Эйнштейна. Так, определённую M., как правило, обозначают т и называют M., реже - релятивистской M. или M. движения . При этом обычную M., о к-рой говорилось в этой статье, называют M. покоя или собственной M. и обозначают т 0 . Одной из осн. ф-л теории относительности объявляется ф-ла

Всё это приводит к терминологич. путанице, создаёт искажённые представления об основах теории относительности, создаёт впечатление, что величина играет роль инертной и гравитац. M. Однако это не соответствует действительности. Напр., если ускоряющая сила параллельна скорости тела, то "мерой инертности" является т. н. "продольная масса", Др. пример - релятивистское обобщение ф-лы (В) на движение лёгкой частицы (электрона или фотона) в гравитац. поле тяжёлого тела массы M (напр., Земли или Солнца). Можно показать (исходя из общей теории относительности), что в этом случае сила, действующая на лёгкую частицу, равна

где При эта ф-ла переходит в (6). При величина, играющая роль "гравитац. М.", оказывается зависящей не только от энергии частицы, но и от взаимного направления . Если , то "гравитац. М." равна , а если , то она равна

[для фотона _ T. о., не имеет смысла говорить о "гравитац. М." фотона, если для вертикально падающего на массивное тело (напр., Землю, Солнце) фотона эта величина в 2 раза меньше, чем для фотона, летящего горизонтально поверхности тела. Именно это является причиной того, что угол отклонения фотона в гравитац. ноле Солнца оказывается в 2 раза больше, чем это следует из интерпретации величины как M.

В целом терминология, использующая понятия "М. покоя", "М. движения", ф-лы (11), (12) и т. п. артефакты, мешает понять сущность теории относительности, затрудняет в дальнейшем знакомство с совр. науч. литературой.

Лит.: 1) Einstein А.,Ist die Tragheit eines Korpers von seinem Energieinhalt abhangig?, "Ann. Phys.", 1905, Bd 18, S. 639-41; 2) Эйнштейн А., Сущность теории относительности, пер. с англ., M., 1955, с. 7-44; 3) Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Теория поля, 7 изд., M., 1988; 4) Тейлор Э., Уилер Д., Физика пространства - времени, пер. с англ., 2 изд., M., 1971. Л. Б. Окунь.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Синонимы :

Словарь иностранных слов русского языка

См. много, чернь... Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. масса кусок, много, толпа, чернь, мно … Словарь синонимов

МАССА - (1) одна из основных физических характеристик материи, являющаяся мерой её инерционных (см.) и гравитационных (см.) свойств. В классической (см.) масса равна отношению действующей на тело силы F к приобретённому им ускорению а: m=F/а (см.).… … Большая политехническая энциклопедия

МАССА, массы, жен. (лат. massa). 1. Множество, большое количество. Масса народу. Устал от массы впечатлений. Масса хлопот. 2. чаще мн. Широкие круги трудящихся, населения. Трудящиеся массы. Не отрываться от масс. Насущные интересы крестьянской… … Толковый словарь Ушакова

- – 1)в естественнонаучном смысле количество вещества, содержащегося в теле; сопротивление тела изменению своего движения (инерция) называют инертной массой; физической единицей массы является инертная масса 1 см3 воды, что составляет 1 г (грамм… … Философская энциклопедия

- (от латинского massa глыба, ком, кусок), фундаментальная физическая величина, определяющая инертные и гравитационные свойства всех тел от макроскопических тел до атомов и элементарных частиц. Как мера инертности масса была введена И. Ньютоном с… … Современная энциклопедия

Одна из основных физических характеристик материи, определяющая ее инертные и гравитационные свойства. В классической механике масса равна отношению действующей на тело силы к вызываемому ею ускорению (2 й закон Ньютона) в этом случае масса… … Большой Энциклопедический словарь

МАССА, лучше маса жен., лат. вещество, тело, материя; | толща, совокупность вещества в известном теле, вещественность его. Объем атмосферы обширен, а масса ничтожная. Такая масса все задавит. Масса товару, куча, пропасть. | ·купеч. все имущество… … Толковый словарь Даля

- (символ М), мера количества вещества в объекте. Ученые выделяют два типа масс: гравитационная масса является мерой взаимного притяжения между телами (земное притяжение), выраженной Ньютоном в законе всемирного тяготения (см. ГРАВИТАЦИЯ); инертная … Научно-технический энциклопедический словарь

МАССА

(лат. massa ). 1) количество вещества в предмете, независимо от формы; тело, материя. 2) в общежитии: значительное количество чего-либо.

, 1910 .

МАССА

1) в физике - количество вещества, заключающаяся в данном теле; 2) множество; 3) вещество, не имеющее определенной формы; 4) на фабриках так называется иногда материал, непосредственно служащий для выделки фабрикуемых изделий (бумажная масса, древесная масса, фарфоровая масса); 5) господин (на языке негров в Америке); 6) конкурсной массой на коммерч. языке называются все имеющиеся источники, из которых должны уплачиваться долги обанкротившая лица. См. КОНКУРС .

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Павленков Ф. , 1907 .

МАССА

1) количество вещества в физическом теле; 2) тяжелое тело; отсюда слово массивный; 3) некоторые материалы, из которых приготовляются различные изделия нпр., расплавленная масса чугуна, масса жидкого стекла, бумажная м. и т. д.; 4) конкурсная масса - совокупность источников, из которых может быть уплачен долг лица, над делами которого учрежден конкурс (т. е. временное управление, составленное кредиторами из нескольких лиц по выбору из своей среды для уяснения истинного положения несостоятельного должника, для приведения в порядок счетов и уплаты долгов); 5) у американских негров - «масса» значит господин.

Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке.- Попов М. , 1907 .

МАССА

На негритян. языке: господин.

, 1865 .

МАССА

На негритянском языке: господин.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .

МАССА

лат. massa , франц. masse . Количество вещества в предмете.

Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней.- Михельсон А.Д. , 1865 .

Ма́сса

(лат. massa ком, кусок)

1) физ. величина, одна из основных характеристик материи, определяющая её инертные и гравитационные свойства; м. как мера инертности тела по отношению к действующей на него силе (м. покоя) и м. как источник поля тяготения равны (принцип эквивалентности); в международной системе единиц (си) м. выражается в килограммах;

2) вещество в виде густой или полужидкой смеси чего-л.; полуфабрикат в различных производствах, напр, бумажная м., фарфоровая м.;

3) множество, огромное количество чего-, кого-л.;

4) массы - широкие круги населения, народ.

Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009 .

Масса

массы, ж. [латин. massa ]. 1. Множество, большое количество. Масса народу. Устал от массы впечатлений. 3. Груда, громада. К берегу приближалась темная масса броненосца. || Сконцентрированная часть чего-н., подавляющее количество. Основная масса артиллерии расположена на фланге. 4. Смесь, тестообразное вещество, являющееся полуфабрикатом в различных производствах (тех.). Древесная масса. Фарфоровая масса. 5. Весомость и инерция, свойственные материи и энергии (физ.).

Большой словарь иностранных слов.- Издательство «ИДДК» , 2007 .

Масса

ы, ж. (нем. Masse лат. māssa ком, груда).
1. мн. нет, физ. Величина, измеряющая количество вещества в теле, мера инерции тела по отношению к действующей на него силе. Ускорение движения тела зависит от его массы .
2. Тестообразное бесформенное вещество, густая смесь. Расплавленная м . Сырковая м .
3. мн. нет, перен. О ком-чем-н. очень большом, сосредоточенном в одном месте. Темная м . здания .
4. мн. нет, чего , разг. Множество, большое количество. М . народу . М . книг .
|| Ср. мириады .
5. мн. Широкие круги населения, народ. Воля масс . Знания - в массы .
Массовый -
1) свойственный массе людей (массовые выступления );
2) производимый в большом количестве (массовый выпуск товаров );
3) предназначенный для масс (книга издана массовым тиражом );
4) принадлежащий к массам (массовый зритель ).

Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык , 1998 .

Синонимы :

Смотреть что такое "МАССА" в других словарях:

Массаж, а, ем … Русское словесное ударение

масса - ы, ж. masse f., нем. Masse, Massa <, лат. massa ком, толща, груда. 1. Под сим словом вообще разумеется 1) груда, громада, куча, количество многих частей одного или различного рода, составляющих вместе тело или целое. Ян. 1804. Растопить оную… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

Масса - физическая величина, неотделимо присущая материи и определяющая её инерционные, энергетические и гравитационные свойства. В классической физике строго подчинена закону сохранения, на основе которого строится классическая механика. В квантовой механике - особая форма энергии и, в таком виде, также предмет закона сохранения (массы-энергии).

Масса обозначается латинской буквой m

Единицей измерения массы в системе СИ является килограмм . В гауссовой системе масса измеряется в граммах . В атомной физике принято приравнивать массу к атомной единице массы , в физике твердого тела - к массе электрона , в физике высоких энергий массу измеряют в электронвольтах . Кроме этих единиц существует огромное количество исторических единиц массы, сохранившихся в отдельных сферах использования: фунт, унция, карат, тонна и тому подобное. В астрономии единицей для сравнения масс небесных тел служит масса Солнца .

Массой тела называется физическая величина, характеризующая его инерционные и гравитационные свойства.

В классической физике масса является мерой количества вещества., содержащегося в теле. Здесь справедлив закон сохранения массы: масса изолированной системы тел не меняется со временем и равна сумме составляющих ее масс тел.

В механике Ньютона массой тела называют скалярную физическую величину, которая является мерой инерционных его свойств и источником гравитационного взаимодействия. В классической физике масса всегда является положительной величиной.

Масса – аддитивная величина, что означает: масса каждой совокупности материальных точек (\(m \) ) равна сумме масс всех отдельных частей системы (\(m_i \) )

\[ m=\sum\limits_{i=1}^{n}{m_i} \]

В классической механике считают:

масса тела не является зависимой от движения тела, от воздействия других тел, расположения тела;
выполняется закон сохранения массы: масса замкнутой механической системы тел неизменна во времени.

Как мера инертности тела, масса входит во второй закон Ньютона , записанный в упрощенном (для случая постоянной массы) виде:

\[ \LARGE m = \dfrac{F}{a} \]

где \(a \) - ускорение, а \(F \) - сила, что действует на тело

Виды массы

Строго говоря, существует две различные величины, которые имеют общее название «масса»:

Инертная масса характеризует способность тела сопротивляться изменению состояния его движения под действием силы. При условии, что сила одинакова, объект с меньшей массой легче изменяет состояние движения, чем объект с большей массой. Инертная масса фигурирует в упрощенной форме второго закона Ньютона, а также в формуле для определения импульса тела в классической механике.
Гравитационная масса характеризует интенсивность взаимодействия тела с гравитационным полем. Она фигурирует в ньютоновском законе всемирного тяготения.

Хотя инертная масса и гравитационная масса является концептуально разными понятиями, все известные на сегодняшний день эксперименты свидетельствуют, что эти две массы пропорциональны между собой. Это позволяет построить систему единиц так, чтобы единица измерения всех трех масс была одна и та же, и все они были равны между собой. Практически все системы единиц построены по этому принципу.

В общей теории относительности инертная и гравитационная массы считаются полностью эквивалентными.

Инертность - свойство различных материальных объектов приобретать разные ускорения при одинаковых внешних воздействиях со стороны других тел. Присуща разным телам в разной степени. Свойство инертности показывает, что для изменения скорости тела необходимо время (расстояние). Чем труднее изменить скорость тела, тем оно инертнее.

Масса – скалярная величина, являющаяся мерой инертности тела при поступательном движении. (При вращательном движении - момент инерции). Чем инертнее тело, тем больше его масса. Определенная таким образом масса называется инертной (в отличие от гравитационной массы, определяющейся из закона Всемирного тяготения).

Масса элементарных частиц

Масса, вернее масса покоя, является важной характеристикой элементарных частиц. Вопрос о том, какими причинами обусловлены те значения массы частиц, наблюдаемых на опыте, является важной проблемой физики элементарных частиц. Так, например, масса нейтрона несколько больше массы протона, что обусловлено, разницей во взаимодействии кварков, из которых состоят эти частицы. Примерное равенство масс некоторых частиц позволяет объединять их в группы, трактуя как различные состояния одной общей частицы с различными значениями изотопического спина.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

Что такое масса. Определение "массы". Инертная масса, гравитационная масса.

Что такое "масса"?

МАССА (от латинского massa - глыба, ком, кусок), фундаментальная физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая инертные и гравитационные свойства всех тел - от макроскопических тел до атомов и элементарных частиц. Соответственно различают Массу инертную и Массу гравитационную (тяжелую, тяготеющую).

Понятие Масса было введено в механику И. Ньютоном. В классической механике Ньютона Масса входит в определение импульса (количества движения) тела: импульс р пропорционален скорости движения тела v , p = mv (1). Коэффициент пропорциональности - постоянная для данного тела величина m - и есть Масса тела. Эквивалентное определение Массы получается из уравнения движения классической механики f = ma (2). Здесь Масса - коэффициент пропорциональности между действующей на тело силой f и вызываемым ею ускорением тела a . Определенная соотношениями (1) и (2) Масса называется инерциальной массой, или инертной массой; она характеризует динамические свойства тела, является мерой инерции тела: при постоянной силе чем больше Масса тела, тем меньшее ускорение оно приобретает, т. е. тем медленнее меняется состояние его движения (тем больше его инерция). Действуя на различные тела одной и той же силой и измеряя их ускорения, можно определить отношения Масса этих тел: m1: m2: m3... = а1: а2: а3... ; если одну из Масс принять за единицу измерения, можно найти Массу остальных тел.

В теории гравитации Ньютона Масса выступает в другой форме - как источник поля тяготения. Каждое тело создает поле тяготения, пропорциональное Массе тела (и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого другими телами, сила которого также пропорциональна Массе тел). Это поле вызывает притяжение любого другого тела к данному телу с силой, определяемой законом тяготения Ньютона:

где r - расстояние между телами, G - универсальная гравитационная постоянная, a m1 и m2 - Массы притягивающихся тел. Из формулы (3) легко получить формулу для веса Р тела массы m в поле тяготения Земли: Р = mg (4).

Здесь g = G*M/r 2 - ускорение свободного падения в гравитационном поле Земли, а r примерно равен R - радиусу Земли. Масса, определяемая соотношениями (3) и (4), называется гравитационной массой тела. В принципе ниоткуда не следует, что Масса, создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показал, что инертная Масса и гравитационная Масса пропорциональны друг другу (а при обычном выборе единиц измерения численно равны). Этот фундаментальный закон природы называется принципом эквивалентности. Его открытие связано с именем Г. Галилея, установившего, что все тела на Земле падают с одинаковым ускорением. А. Эйнштейн положил этот принцип (им впервые сформулированный) в основу общей теории относительности. Экспериментально принцип эквивалентности установлен с очень большой точностью. Впервые (1890-1906) прецизионная проверка равенства инертной и гравитационной Масс была произведена Л. Этвешем, который нашел, что Массы совпадают с ошибкой ~ 10 -8 . В 1959-64 годах американские физики Р. Дикке, Р. Кротков и П. Ролл уменьшили ошибку до 10 -11 , а в 1971 году советские физики В.Б. Брагинский и В.И. Панов - до 10 -12 .

Принцип эквивалентности позволяет наиболее естественно определять Массу тела взвешиванием.

Первоначально Масса рассматривалась (например, Ньютоном) как мера количества вещества. Такое определение имеет ясный смысл только для сравнения однородных тел, построенных из одного материала. Оно подчеркивает аддитивность Массы - Масса тела равна сумме Массы его частей. Масса однородного тела пропорциональна его объему, поэтому можно ввести понятие плотности - Массы единицы объема тела.

В классической физике считалось, что Масса тела не изменяется ни в каких процессах. Этому соответствовал закон сохранения Массы (вещества), открытый М.В.Ломоносовым и А.Л.Лавуазье. В частности, этот закон утверждал, что в любой химической реакции сумма Масс исходных компонентов равна сумме Масс конечных компонентов. Понятие Масса приобрело более глубокий смысл в механике специальной теории относительности А. Эйнштейна, рассматривающей движение тел (или частиц) с очень большими скоростями - сравнимыми со скоростью света с ~ 3x10 10 см/сек. В новой механике - она называется релятивистской механикой - связь между импульсом и скоростью частицы дается соотношением:

При малых скоростях (v << c ) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р = mv . Поэтому величину m 0 называют массой покоя, а Массу движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэффициент пропорциональности между p и v :

Имея в виду, в частности, эту формулу, говорят, что Масса частицы (тела) растет с увеличением ее скорости. Такое релятивистское возрастание Массы частицы по мере повышения ее скорости необходимо учитывать при конструировании ускорителей заряженных частиц высоких энергий. Масса покоя m 0 (Масса в системе отсчета, связанной с частицей) является важнейшей внутренней характеристикой частицы. Все элементарные частицы обладают строго определенными значениями m 0 , присущими данному сорту частиц.

Следует отметить, что в релятивистской механике определение Массы из уравнения движения (2) не эквивалентно определению Массы как коэффициента пропорциональности между импульсом и скоростью частицы, так как ускорение перестает быть параллельным вызвавшей его силе и Масса получается зависящей от направления скорости частицы.

Согласно теории относительности, Масса частицы m связана с ее энергией Е соотношением:

Масса покоя определяет внутреннюю энергию частицы - так называемую энергию покоя E 0 = m 0 с 2 . Таким образом, с Массой всегда связана энергия (и наоборот). Поэтому не существует по отдельности (как в классической физике) закона сохранения Массы и закона сохранения энергии - они слиты в единый закон сохранения полной (т. е. включающей энергию покоя частиц) энергии. Приближенное разделение на закон сохранения энергии и закон сохранения Массы возможно лишь в классической физике, когда скорости частиц малы (v << c ) и не происходят процессы превращения частиц.

В релятивистской механике Масса не является аддитивной характеристикой тела. Когда две частицы соединяются, образуя одно составное устойчивое состояние, то при этом выделяется избыток энергии (равный энергии связи) D Е , который соответствует Массе D m = D E/с 2 . Поэтому Масса составной частицы меньше суммы Масс образующих его частиц на величину D E/с 2 (так называемый дефект масс). Этот эффект проявляется особенно сильно в ядерных реакциях. Например, Масса дейтрона (d ) меньше суммы Масс протона (p ) и нейтрона (n ); дефект Масс D m связан с энергией Е g гамма-кванта ( g ), рождающегося при образовании дейтрона: р + n -> d + g , E g = D mc 2 . Дефект Массы, возникающий при образовании составной частицы, отражает органическую связь Массы и энергии.

Единицей Массы в СГС системе единиц служит грамм , а в Международной системе единиц СИ - килограмм . Масса атомов и молекул обычно измеряется в атомных единицах массы. Масса элементарных частиц принято выражать либо в единицах Массы электрона m e , либо в энергетических единицах, указывая энергию покоя соответствующей частицы. Так, Масса электрона составляет 0,511 Мэв, Масса протона - 1836,1 m e , или 938,2 Мэв и т. д.

Природа Массы - одна из важнейших нерешенных задач современной физики. Принято считать, что Масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитным, ядерным и другими). Однако количественная теория Массы еще не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему Масса элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.

В астрофизике Масса тела, создающего гравитационное поле, определяет так называемый гравитационный радиус тела R гр = 2GM/c 2 . Вследствие гравитационного притяжения никакое излучение, в том числе световое, не может выйти наружу, за поверхность тела с радиусом R =. Звезды таких размеров будут невидимы; поэтому их назвали "черными дырами".