Маса
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Ма́са — фізична величина, яка є однією з основних характеристик матерії та визначає її інерційні та гравітаційні властивості.
Маса зазвичай позначається латинською літерою m.
Зміст |
[ред.] Одиниці вимірювання маси
Одиницею вимірювання маси в системі CI є кілограм. В системі СГС маса вимірюється в грамах. В атомній фізиці заведено прирівнювати масу до атомної одиниці маси, у фізиці твердого тіла - до маси електрона, в фізиці високих енергій масу вимірюють в електронвольтах. Крім цих одиниць, що використовуються в науці існує велика різноманітність історичних одиниць маси, які зберегли свою окрему сферу використання: фунт, унція, карат, тонна тощо. В астрономії одиницею для порівняння мас небесних тіл служить маса Сонця.
[ред.] Види маси
Строго кажучи, існує дві різні величини, які мають спільну назву «маса»:
- Інертна маса характеризує здатність тіла чинити опір зміні стану його руху під дією сили. За умови, що сила однакова, об'єкт з меншою масою легше змінює стан руху ніж об'єкт з більшою масою. Інертна маса фігурує у другому законі Ньютона.
- Гравітаційна маса характеризує інтенсивність взаємодії тіла з гравітаційним полем. Вона фігурує у Ньютонівському законі всесвітнього тяжіння.
Хоча інертна маса і гравітаційна маса є концептуально різними поняттями, всі відомі на сьогоднішній день експерименти свідчать, що всі дві маси пропорційні між собою. Це дозволяє побудувати систему одиниць так, щоб одиниця вимірювання усіх трьох мас була б одна й та ж і всі вони були рівні між собою. Практично всі системи одиниць збудовані за цим принципом.
У загальній теорії відносності інертна та гравітаційна маси вважаються повністю еквівалентними. Еквівалентність інертної та пасивної гравітаційної мас носить назву «слабкий принцип еквівалентності». Еквівалентність інертної та активної гравітаційної мас називається «сильним принципом еквівалентності»
[ред.] Рівняння
Як міра інерційності тіла маса входить у другий закон Ньотона, записаний у вигляді
,
де 
- прискорення, а 
- сила, що діє на тіло.
Відповідним чином маса входить також у квантові рівняння руху: рівняння Шредінгера, рівняння Дірака, тощо.
Як величина, що визначає гравітаційну взаємодію тіл, маса входить у формулювання закону всесвітнього тяжіння
,
де G - гравітаційна стала, m1 і m2 - маси двох тіл, що взаємодіють між собою, 
- сила, яка діє з боку другого тіла на перше, 
- вектор віддалі між тілами. Таким чином, маса m2 визначає величину гравітаційного поля, створеного другим тілом, а маса m1 силу, з якою це поле діє на тіло. Обидві маси входять в закон всесвітнього тяжіння симетрично.
[ред.] Зв'язок із енергією
Жодне тіло не може збільшити свою швидкість таким чином, щоб вона перевищувала швидкість світла.
Загалом маса тіла і його енергія спокою зв'язані знаменитою Енштейнівською формулою
Зв'язок маси з енергією означає також, що в релятивістській фізиці, на відміну від ньютонівської фізики, маса не є адитивною величиною. Наприклад, маса ядра атома гелію не дорівнює сумі мас двох нейтронів і двох протонів, які його складають. Це явище називається дефектом маси. Воно виникає завдяки тому, що у зв'язаному стані енергія нуклонів зменшується на енергію зв'язку.
[ред.] Закони збереження
- Детальніше у статті Закон збереження маси
У 18-му столітті хімічні досліди встановили закон збереження маси при хімічних перетвореннях. Сумарна маса речовин, які вступають у хімічну реакцію, дорівнює сумарній масі речовин, що утоворюються в результаті реакції. Однак у релятивіській фізиці закон збереження маси не діє.
[ред.] Маса елементарних частинок
Маса, вірніше маса спокою, є важливою характеристикою елементарних частинок. Питання про те, якими причинами зумовлені ті значення маси частинок, які спостерігаються на досліді, є важливою проблемою фізики елементарних частинок. Так, наприклад, маса нейтрона дещо більша за масу протона, що зумовлено, різницею у взаємодії кварків, із яких складаються ці частинки. Приблизна однаковість мас деяких частинок дозволяє об'єднувати їх у групи, трактуючи, як різні стани одної загальної частинки із різними значеннями ізотопічного спіну.
[ред.] Узагальнення поняття інерційної маси
При малих значеннях імпульсу вільної частинки, тобто такої, на яку не діють жодні сили, енергія частинки визначається формулою
,
де p - імпульс частинки. Така залежність енергії від імпульса називається параболічним законом дисперсії.
В багатьох випадках залежність енергії складнішої фізичної системи від маси має аналогічний квадратичний вид. Наприклад, така залежність властива для закону дисперсії енергетичних зон у твердому тілі. Для таких систем можна ввести аналогічну масі величину, яку називють ефективною масою.
 |
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
[ред.] Див. також
[ред.] Джерела
- Федорченко А.М.. Теоретична механіка (1975), Київ: Вища школа., 516 с.
