Физик нэр томьёог ойлгох, хэмжигдэхүүний тодорхойлолтыг мэдэх нь янз бүрийн хуулиудыг судлах, физикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үндсэн ойлголтуудын нэг бол биеийн жингийн тухай ойлголт юм. Биеийн жин гэж юу вэ?
гэсэн асуултыг нарийвчлан авч үзье.
Түүх
Физикийн орчин үеийн үзэл бодлыг харгалзан үзэхэд биеийн масс нь хөдөлгөөний явцад, бодит биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн явцад, түүнчлэн атомын болон цөмийн өөрчлөлтийн үед илэрдэг шинж чанар гэж хэлэхэд буруудахгүй. Гэсэн хэдий ч массын талаарх энэхүү ойлголт нь Эйнштейний бүтээсэн харьцангуйн онолын ачаар 20-р зууны эхний арван жилд нэлээд саяхан буюу шууд утгаараа бүрэлдэн бий болсон.
Түүх рүү эргэн орвол эртний Грекийн зарим философичид хөдөлгөөн гэж байдаггүй, тиймээс биеийн жингийн тухай ойлголт байдаггүй гэж үздэг байсныг бид санаж байна. Гэсэн хэдий ч биеийн жингийн тухай ойлголт байсан. Үүнийг хийхийн тулд Архимедийн хуулийг эргэн санахад хангалттай. Жин нь биеийн жинтэй холбоотой. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь ижил утгатай биш юм.
БОрчин үеийн эрин үед Декарт, Галилео, ялангуяа Ньютон нарын бүтээлүүдийн ачаар хоёр өөр массын тухай ойлголт бий болсон:
- инерциал;
- таталцал.
Хожим нь олж мэдсэнээр биеийн жингийн хоёр төрөл нь ижил утгатай бөгөөд энэ нь мөн чанараараа бидний эргэн тойрон дахь бүх объектын онцлог шинж чанартай байдаг.
Инерциал
Инерцийн массын тухай ярихад олон физикчид хүч, биеийн масс, хурдатгал нэг тэгш байдлаар холбогдсон Ньютоны 2-р хуулийн томьёог гаргаж эхэлж байна. Гэсэн хэдий ч Ньютон өөрөө хуулиа боловсруулсан илүү үндсэн илэрхийлэл байдаг. Энэ нь хөдөлгөөний хэмжээ юм.
Физикийн хувьд импульсийг биеийн жин m ба түүний v орон зай дахь хөдөлгөөний хурдны үржвэртэй тэнцүү утгыг ойлгодог, өөрөөр хэлбэл:
p=mv
Аливаа биеийн хувьд p ба v утгууд нь шинж чанарын вектор хувьсагч юм. m утга нь p ба v-ийг холбодог биетийн зарим коэффициент тогтмол юм. Энэ коэффициент их байх тусам тогтмол хурдтай үед p-ийн утга их байх бөгөөд хөдөлгөөнийг зогсооход илүү хэцүү болно. Энэ нь биеийн масс нь түүний инерцийн шинж чанар юм.
Ньютон p-ийн бичмэл илэрхийлэлийг ашиглан импульсийн өөрчлөлтийг математикийн хувьд дүрсэлсэн алдарт хуулиа олж авсан. Үүнийг ихэвчлэн дараах хэлбэрээр илэрхийлдэг:
F=ma
Энд F нь m масстай биед үйлчилж, a хурдатгал өгөх хүч юм. Шигөмнөх илэрхийлэлд масс m нь хоёр вектор шинж чанарын хоорондох пропорциональ хүчин зүйл юм. Биеийн масс их байх тусам түүний хурдыг (a-аас бага) F тогтмол үйлчлэгч хүчний тусламжтайгаар өөрчлөхөд хэцүү байдаг.
Таталцал
Түүхийн туршид хүн төрөлхтөн тэнгэр, одод, гаригуудыг дагаж ирсэн. 17-р зуунд олон тооны ажиглалт хийсний үр дүнд Исаак Ньютон дэлхийн таталцлын хуулиа боловсруулсан. Энэ хуулийн дагуу хоёр их биет M1 ба M2 хоёр тогтмол тоотой пропорциональ ба квадраттай урвуу пропорциональ бие биедээ татагдана. тэдгээрийн хоорондын зай R, өөрөөр хэлбэл:
F=GM1 M2 / R2
Энд G нь таталцлын тогтмол юм. M1 ба M2 тогтмолуудыг харилцан үйлчлэгч биетүүдийн таталцлын масс гэнэ.
Тиймээс биеийн таталцлын масс нь бодит биетүүдийн хоорондын таталцлын хүчийг хэмждэг бөгөөд энэ нь инерцийн масстай ямар ч холбоогүй юм.
Биеийн жин ба жин
Хэрэв дээрх илэрхийллийг манай гараг дээрх таталцлын хүчинд хэрэглэвэл дараах томьёог бичиж болно:
F=mg, энд g=GM / R2
Энд M ба R нь манай гаригийн масс ба түүний радиусыг тус тус илэрхийлнэ. g-ийн утга нь сургуулийн сурагч бүрт танил болсон чөлөөт уналтын хурдатгал юм. М үсэг нь биеийн таталцлын массыг илэрхийлдэг. Энэ томьёо нь м масстай биеийн дэлхийн татах хүчийг тооцоолох боломжийг олгоно.
Ньютоны 3-р хуулийн дагуу F хүч байх ёстойбиеийн тулах N тулгуурын урвалтай тэнцүү байна. Энэхүү тэгш байдал нь шинэ физик хэмжигдэхүүн - жинг нэвтрүүлэх боломжийг бидэнд олгодог. Жин гэдэг нь биеийн суспензийг сунгах буюу тодорхой тулгуур дээр дарах хүч юм.
Физикийн талаар мэдлэггүй олон хүмүүс жин, масс гэсэн ойлголтыг ялгаж салгадаггүй. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь огт өөр үнэ цэнэ юм. Тэдгээрийг янз бүрийн нэгжээр (килограмм дахь жин, Ньютон дахь жин) хэмждэг. Үүнээс гадна жин нь биеийн шинж чанар биш, харин масс юм. Гэсэн хэдий ч та P биеийн жинг мэдэхийн тулд биеийн m массыг тооцоолж болно. Үүнийг дараах томъёогоор гүйцэтгэнэ:
m=P / g
Масс бол нэг шинж чанар
Биеийн масс нь таталцлын болон инерцийн байж болохыг дээр дурдсан. Альберт Эйнштейн харьцангуйн онолоо боловсруулахдаа тэмдэглэсэн массын төрлүүд нь материйн ижил шинж чанарыг илэрхийлдэг гэсэн таамаглалд тулгуурласан.
Одоог хүртэл янз бүрийн нөхцөлд биеийн жингийн хоёр төрлийн олон тооны хэмжилт хийж ирсэн. Эдгээр бүх хэмжилтүүд нь таталцлын болон инерцийн массыг тодорхойлоход ашигласан багаж хэрэгслийн нарийвчлалтай давхцаж байна гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн.
Өнгөрсөн зууны дунд үеийн цөмийн эрчим хүчний хурдацтай хөгжил нь гэрлийн хурдны тогтмолоор дамжуулан энергитэй холбоотой болох массын тухай ойлголтыг гүнзгийрүүлсэн. Биеийн энерги ба масс нь материйн зарим нэг мөн чанарын илрэл юм.
