Das Verständnis physikalischer Begriffe und die Kenntnis der Definitionen von Größen spielt eine wichtige Rolle beim Studium verschiedener Gesetze und beim Lösen physikalischer Probleme. Eines der grundlegenden Konzepte ist das Konzept der Körpermasse. Schauen wir uns die Frage genauer an: Was ist das Körpergewicht?
Geschichte
Unter Berücksichtigung der modernen Sicht der Physik kann man mit Sicherheit sagen, dass die Masse eines Körpers eine Eigenschaft ist, die sich während der Bewegung, während der Wechselwirkung zwischen realen Objekten sowie bei atomaren und nuklearen Transformationen manifestiert. Dieses Verständnis von Masse hat jedoch erst vor kurzem Gest alt angenommen, buchstäblich in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts, dank der von Einstein geschaffenen Relativitätstheorie.
Um weiter in die Geschichte zurückzukehren, erinnern wir uns, dass einige Philosophen des antiken Griechenlands glaubten, dass Bewegung nicht existiert, also gab es kein Konzept der Körpermasse. Trotzdem gab es ein Konzept des Körpergewichts. Dazu genügt es, sich an das Gesetz von Archimedes zu erinnern. Das Gewicht hängt mit dem Körpergewicht zusammen. Sie haben jedoch nicht denselben Wert.
BIn der Neuzeit wurden dank der Werke von Descartes, Galileo und insbesondere Newton die Konzepte von zwei verschiedenen Massen gebildet:
- träge;
- gravitational.
Wie sich später herausstellte, haben beide Arten von Körpermasse denselben Wert, der naturgemäß für alle Objekte um uns herum charakteristisch ist.
Trägheit
Apropos träge Masse, viele Physiker beginnen damit, eine Formel für Newtons zweites Gesetz zu geben, in dem Kraft, Körpermasse und Beschleunigung in einer Einheit verbunden sind. Es gibt jedoch einen grundlegenderen Ausdruck, aus dem Newton selbst sein Gesetz formuliert hat. Es geht um die Menge an Bewegung.
In der Physik versteht man unter Impuls das Produkt aus Körpermasse m und seiner Bewegungsgeschwindigkeit v im Raum, also:
p=mv
Für jeden Körper sind die Werte p und v Vektorvariablen des Merkmals. Der Wert m ist eine Koeffizientenkonstante für den betrachteten Körper, der p und v verbindet. Je größer dieser Koeffizient ist, desto größer ist der Wert von p bei konstanter Geschwindigkeit und desto schwieriger ist es, die Bewegung anzuh alten. Das heißt, die Masse eines Körpers ist ein Merkmal seiner Trägheitseigenschaften.
Mit Hilfe des geschriebenen Ausdrucks für p erhielt Newton sein berühmtes Gesetz, das die Impulsänderung mathematisch beschreibt. Es wird normalerweise in der folgenden Form ausgedrückt:
F=ma
Hier ist F die Kraft, die auf einen Körper mit der Masse m wirkt und ihm eine Beschleunigung a verleiht. Wie inim vorherigen Ausdruck ist die Masse m der Proportionalitätsfaktor zwischen den beiden Vektoreigenschaften. Je größer die Masse des Körpers ist, desto schwieriger ist es, seine Geschwindigkeit (kleiner als a) mit Hilfe einer konstant wirkenden Kraft F zu ändern.
Schwerkraft
Im Laufe der Geschichte ist die Menschheit dem Himmel, den Sternen und den Planeten gefolgt. Aufgrund zahlreicher Beobachtungen im 17. Jahrhundert formulierte Isaac Newton sein Gesetz der universellen Gravitation. Nach diesem Gesetz werden zwei massive Objekte proportional zu zwei Konstanten M1 und M2 und umgekehrt proportional zum Quadrat von angezogen der Abstand R zwischen ihnen, also:
F=GM1 M2 / R2
Hier ist G die Gravitationskonstante. Die Konstanten M1 und M2 heißen die schweren Massen wechselwirkender Objekte.
Die schwere Masse eines Körpers ist also ein Maß für die Anziehungskraft zwischen realen Objekten, die nichts mit der trägen Masse zu tun hat.
Körpergewicht und Masse
Wenn man den obigen Ausdruck auf die Schwerkraft auf unserem Planeten anwendet, dann lässt sich folgende Formel schreiben:
F=mg, wobei g=GM / R2
Hier sind M und R die Masse unseres Planeten bzw. sein Radius. Der Wert von g ist die Beschleunigung des freien Falls, die jedem Schulkind bekannt ist. Der Buchstabe m bezeichnet die schwere Masse des Körpers. Mit dieser Formel können Sie die Anziehungskraft eines Körpers mit der Masse m.
durch die Erde berechnen.
Nach Newtons drittem Gesetz muss die Kraft F seinist gleich der Reaktion des Trägers N, auf dem der Körper ruht. Diese Gleichheit erlaubt uns, eine neue physikalische Größe einzuführen – das Gewicht. Gewicht ist die Kraft, mit der der Körper die Aufhängung dehnt oder auf eine bestimmte Unterlage drückt.
Viele Menschen, die sich nicht mit Physik auskennen, unterscheiden nicht zwischen den Begriffen Gewicht und Masse. Gleichzeitig sind es völlig unterschiedliche Werte. Sie werden in verschiedenen Einheiten gemessen (Masse in Kilogramm, Gewicht in Newton). Außerdem ist das Gewicht keine Eigenschaft des Körpers, wohl aber die Masse. Trotzdem kann man die Masse eines Körpers m berechnen, wenn man sein Gewicht P kennt. Das geht mit folgender Formel:
m=P / g
Masse ist ein einzelnes Merkmal
Es wurde oben angemerkt, dass die Masse eines Körpers gravitativ und träge sein kann. Albert Einstein ging bei der Entwicklung seiner Relativitätstheorie davon aus, dass die gekennzeichneten Massenarten die gleiche Eigenschaft der Materie darstellen.
Bis jetzt wurden zahlreiche Messungen beider Arten von Körpermassen in verschiedenen Situationen durchgeführt. Alle diese Messungen führten zu dem Schluss, dass die schwere und die träge Masse mit der Genauigkeit der zu ihrer Bestimmung verwendeten Instrumente übereinstimmen.
Die rasante Entwicklung der Kernenergie in der Mitte des letzten Jahrhunderts vertiefte das Verständnis des Massebegriffs, der sich durch die Geschwindigkeitskonstante des Lichts als mit Energie verbunden herausstellte. Die Energie und Masse eines Körpers ist eine Manifestation einer einzigen Essenz der Materie.
