Взаимодействие тел. Масса

1. Изменение скоростей тел при взаимодействии. Инертность тел

На про­шлом за­ня­тии мы уяс­ни­ли, что из­ме­нить ско­рость тела можно, толь­ко по­дей­ство­вав на него дру­гим телом. Но ведь если одно тело дей­ству­ет на дру­гое, то при этом дру­гое тело обя­за­тель­но дей­ству­ет на пер­вое. Мы го­во­рим, что про­ис­хо­дит вза­и­мо­дей­ствие тел. То есть это дей­ствие, ко­то­рое вза­им­но.

По­сколь­ку тела могут толь­ко вза­и­модей­ство­вать, то в ходе вза­и­мо­дей­ствия обя­за­тель­но будут из­ме­нять­ся ско­ро­сти обоих тел.

Пред­ста­вим себе два дви­жу­щих­ся нав­стре­чу друг другу ша­ри­ка: шарик для на­столь­но­го тен­ни­са и при­мер­но такой же по раз­ме­ру сталь­ной шарик.

Столк­но­ве­ние – при­мер вза­и­мо­дей­ствия тел

Рис. 1. Столк­но­ве­ние – при­мер вза­и­мо­дей­ствия тел

При столк­но­ве­нии этих ша­ри­ков (то есть во время их вза­и­мо­дей­ствия) ско­рость сталь­но­го ша­ри­ка из­ме­нит­ся едва за­мет­но, а ско­рость ша­ри­ка для на­столь­но­го тен­ни­са из­ме­нит­ся зна­чи­тель­но (она даже из­ме­нит на­прав­ле­ние). Фи­зи­ки го­во­рят, что сталь­ной шарик об­ла­да­ет боль­шей инерт­но­стью по срав­не­нию с тен­нис­ным ша­ри­ком.

Инерт­ность – это свой­ство тела, со­сто­я­щее в том, что для из­ме­не­ния его ско­ро­сти тре­бу­ет­ся неко­то­рое время.

По­сколь­ку в рас­смот­рен­ном при­ме­ре ша­ри­ки дей­ство­ва­ли друг на друга оди­на­ко­вое время, а ско­рость сталь­но­го ша­ри­ка из­ме­ни­лась мень­ше, это озна­ча­ет, что его инерт­ность боль­ше, чем инерт­ность тен­нис­но­го ша­ри­ка.

2. Масса – мера инертности тела

Услож­ним рас­смот­рен­ный выше опыт. Раз­ме­стим между двумя непо­движ­ны­ми ша­ри­ка­ми сжа­тую пру­жин­ку, пе­ре­вя­зан­ную нит­кой, ко­то­рая не дает пру­жин­ке рас­пря­мить­ся. Ак­ку­рат­но пе­ре­жжем нить. Пру­жин­ка нач­нет рас­прям­лять­ся, упи­ра­ясь сво­и­ми кон­ца­ми в ша­ри­ки. Можно ска­зать, ша­ри­ки нач­нут вза­и­мо­дей­ство­вать по­сред­ством пру­жин­ки и в ре­зуль­та­те этого вза­и­мо­дей­ствия при­об­ре­тут неко­то­рые ско­ро­сти.

До­пу­стим, на­при­мер, что сталь­ной шарик при­об­рел ско­рость 2 см/с, а тен­нис­ный – 1 м/с. То есть ско­рость сталь­но­го ша­ри­ка из­ме­ни­лась в 50 раз мень­ше, чем ско­рость тен­нис­но­го ша­ри­ка. Можно ска­зать, что инерт­ность сталь­но­го ша­ри­ка в 50 раз боль­ше, чем инерт­ность тен­нис­но­го. Зна­чит, инерт­но­сти тел можно срав­ни­вать! 

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

Чем боль­ше масса тела, тем боль­ше его инерт­ность. В нашем при­ме­ре масса сталь­но­го ша­ри­ка в 50 раз боль­ше массы ша­ри­ка для на­столь­но­го тен­ни­са.

Любое тело – че­ло­век, стол, пла­не­та Земля, капля воды – об­ла­да­ют мас­сой.

3. Единицы измерения массы. Эталон массы

В самом на­ча­ле курса фи­зи­ки мы го­во­ри­ли, что из­ме­ре­ние – это срав­не­ние фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны с од­но­род­ной ве­ли­чи­ной, при­ня­той за еди­ни­цу. Зна­чит, те­перь необ­хо­ди­мо уста­но­вить еди­ни­цу из­ме­ре­ния массы и ука­зать, масса ка­ко­го тела рав­ня­ет­ся этой еди­ни­це (вы­брать эта­лон массы).

Масса в фи­зи­ке обо­зна­ча­ет­ся бук­вой m и в си­сте­ме СИ из­ме­ря­ет­ся в ки­ло­грам­мах (кг):

m=кг

Су­ще­ству­ют и дру­гие еди­ни­цы массы: тонна (т), грамм (г), мил­ли­грамм (мг).

1 т = 1000 кг;                         1 г = 0,001 кг;

1 кг = 1000 г;                         1 мг = 0,001 г;

1 кг = 1000000 мг;                1 мг = 0,000001 кг.

1 ки­ло­грамм – это масса эта­ло­на. Меж­ду­на­род­ный эта­лон массы хра­нит­ся во Фран­ции в го­ро­де Севре, в Па­ла­те мер и весов.

Место хра­не­ние Меж­ду­на­род­но­го эта­ло­на ки­ло­грам­ма

Рис. 2. Место хра­не­ние Меж­ду­на­род­но­го эта­ло­на ки­ло­грам­ма

Эта­лон ки­ло­грам­ма – это ци­линдр из пла­ти­но-ири­ди­е­во­го спла­ва. Его диа­метр и вы­со­та со­став­ля­ют около 39 мм.

Эта­лон ки­ло­грам­ма

Рис. 3. Эта­лон ки­ло­грам­ма

Кон­тей­нер для хра­не­ния эта­ло­на ки­ло­грам­ма

Рис. 4. Кон­тей­нер для хра­не­ния эта­ло­на ки­ло­грам­ма

Копии эта­ло­на массы хра­нят­ся в 40 стра­нах мира. На­при­мер, в Рос­сии на­хо­дит­ся копия эта­ло­на – об­ра­зец №12.

4. Приборы для измерения массы - весы

Про­цесс из­ме­ре­ния массы на­зы­ва­ет­ся взве­ши­ва­ни­ем, а при­бор для из­ме­ре­ния массы – ве­са­ми. Изоб­ра­же­ние весов встре­ча­ет­ся еще со вре­мен Древ­не­го Егип­та.

Еги­пет­ские весы 

Рис. 5. Еги­пет­ские весы

Кста­ти, к пра­виль­но­му взве­ши­ва­нию и ак­ку­рат­но­му от­но­ше­нию к весам все­гда от­но­си­лись очень се­рьез­но. На­при­мер, в одной из древ­не­рус­ских гра­мот XII века на­хо­дят­ся такие стро­ки:

«За непра­виль­ное поль­зо­ва­ние ме­ра­ми и ве­са­ми сле­ду­ет каз­нить близ­ко смер­ти, а иму­ще­ство де­лить на три части: часть Со­фий­ской церк­ви, часть Ива­нов­ской, а часть сот­ским и го­ро­ду Нов­го­ро­ду».

Со­вре­мен­ные кон­струк­ции весов очень раз­но­об­раз­ны. На­при­мер, ав­то­мо­би­ли, ва­го­ны можно взве­ши­вать на так на­зы­ва­е­мых транс­порт­ных весах. Они поз­во­ля­ют из­ме­рять массу до 200 т.

Транс­порт­ные весы

Рис. 6. Транс­порт­ные весы

Тела, масса ко­то­рых не пре­вы­ша­ет сотен грамм, но точ­ность из­ме­ре­ния долж­на быть очень вы­со­кой, взве­ши­ва­ют на ана­ли­ти­че­ских весах. Такие весы поз­во­ля­ют про­во­дить взве­ши­ва­ние с точ­но­стью до де­ся­тых долей мил­ли­грам­ма.

Ана­ли­ти­че­ские весы

Рис. 7. Ана­ли­ти­че­ские весы

В школь­ных фи­зи­че­ских и хи­ми­че­ских ка­би­не­тах ис­поль­зу­ют учеб­ные весы. Верх­ний пре­дел из­ме­ре­ния таких весов со­став­ля­ет 200 г.

Учеб­ные весы

Рис. 8. Учеб­ные весы

5. Правила взвешивания

По­зна­ко­мим­ся с пра­ви­ла­ми, ко­то­рые необ­хо­ди­мо со­блю­дать при взве­ши­ва­нии раз­лич­ных тел.

1. Перед взве­ши­ва­ни­ем необ­хо­ди­мо убе­дить­ся, что весы урав­но­ве­ше­ны. При необ­хо­ди­мо­сти урав­но­ве­сить весы можно вра­ще­ни­ем гаек, рас­по­ло­жен­ных снизу и сбоку от чашек (на рис. 8 хо­ро­шо видна левая гайка). В уста­рев­ших кон­струк­ци­ях школь­ных весов рав­но­ве­сия до­би­ва­ют­ся, кладя на более лег­кую чашку ку­соч­ки бу­ма­ги или кар­то­на.

2. Тело необ­хо­ди­мо ста­вить на чашу весов, рас­по­ло­жен­ную слева от вас.

3. Гири кла­дут на пра­вую чашку весов. Тело и гири нужно опус­кать осто­рож­но, не роняя их даже с неболь­шой вы­со­ты.

4. Нель­зя взве­ши­вать тела более тя­же­лые, чем ука­зан­ная на весах пре­дель­ная на­груз­ка.

5. На чашки весов нель­зя класть мок­рые, гряз­ные, го­ря­чие тела, на­сы­пать без ис­поль­зо­ва­ния про­клад­ки по­рош­ки, на­ли­вать жид­ко­сти.

6. Мел­кие гири нужно брать толь­ко пин­це­том.

Для того чтобы не по­лу­чи­лось, что мел­ких гирь не хва­та­ет, вна­ча­ле на весы кла­дут гирю, име­ю­щую массу, немно­го боль­шую, чем масса взве­ши­ва­е­мо­го тела (под­би­ра­ют на глаз с по­сле­ду­ю­щей про­вер­кой).

Последнее изменение: Вторник, 22 Май 2018, 10:36