Fiziki terminləri başa düşmək və kəmiyyətlərin təriflərini bilmək müxtəlif qanunların öyrənilməsində və fizikada problemlərin həllində mühüm rol oynayır. Əsas anlayışlardan biri bədən kütləsi anlayışıdır. Gəlin suala daha yaxından nəzər salaq: bədən çəkisi nədir?
Tarix
Müasir fizikanın baxışını nəzərə alaraq əminliklə demək olar ki, cismin kütləsi hərəkət zamanı, real cisimlər arasında qarşılıqlı təsir zamanı, həmçinin atom və nüvə çevrilmələri zamanı özünü göstərən xüsusiyyətdir. Lakin bu kütlə anlayışı Eynşteynin yaratdığı nisbilik nəzəriyyəsi sayəsində çox yaxınlarda, sözün əsl mənasında 20-ci əsrin ilk onilliklərində formalaşmışdır.
Tarixə qayıdaraq xatırlayırıq ki, Qədim Yunanıstanın bəzi filosofları hərəkətin mövcud olmadığına, buna görə də bədən kütləsi anlayışının olmadığına inanırdılar. Buna baxmayaraq, bədən çəkisi anlayışı var idi. Bunun üçün Arximed qanununu xatırlatmaq kifayətdir. Çəki bədən çəkisi ilə bağlıdır. Lakin onlar eyni dəyər deyil.
BMüasir dövrdə Dekartın, Qalileonun və xüsusilə Nyutonun əsərləri sayəsində iki fərqli kütlə anlayışı formalaşmışdır:
- inertial;
- qravitasiya.
Daha sonra məlum oldu ki, bədən kütləsinin hər iki növü eyni dəyərdir və təbiətinə görə ətrafımızdakı bütün obyektlər üçün xarakterikdir.
Ətalət
Ətalət kütləsindən söz düşmüşkən, bir çox fiziklər Nyutonun ikinci qanunu üçün qüvvə, bədən kütləsi və sürətlənmənin bir bərabərlikdə birləşdirildiyi düsturunu verməyə başlayırlar. Bununla belə, Nyutonun özünün qanununu tərtib etdiyi daha əsaslı bir ifadə var. Söhbət hərəkətin miqdarından gedir.
Fizikada impuls bədən kütləsi m və onun v fəzasında hərəkət sürətinin hasilinə bərabər olan dəyər kimi başa düşülür, yəni:
p=mv
Hər hansı bir cisim üçün p və v qiymətləri xarakteristikanın vektor dəyişənləridir. m dəyəri nəzərdən keçirilən cisim üçün p və v-ni birləşdirən bəzi əmsal sabitidir. Bu əmsal nə qədər böyükdürsə, sabit sürətlə p-nin dəyəri bir o qədər böyük olacaq və hərəkəti dayandırmaq bir o qədər çətindir. Yəni cismin kütləsi onun ətalət xassələrinin xarakteristikasıdır.
p üçün yazılı ifadədən istifadə edərək, Nyuton impulsun dəyişməsini riyazi olaraq təsvir edən məşhur qanununu əldə etdi. Adətən aşağıdakı formada ifadə edilir:
F=ma
Burada F kütləsi m olan cismə təsir edən və ona a sürətini verən qüvvədir. kimiəvvəlki ifadədə m kütləsi iki vektor xarakteristikaları arasındakı mütənasiblik əmsalıdır. Bədənin kütləsi nə qədər çox olarsa, onun sürətini (a-dan az) dəyişmək F sabit qüvvənin köməyi ilə bir o qədər çətindir.
Qravitasiya
Tarix boyu bəşəriyyət səmanı, ulduzları və planetləri izləmişdir. 17-ci əsrdə çoxsaylı müşahidələr nəticəsində İsaak Nyuton özünün ümumdünya cazibə qanununu formalaşdırdı. Bu qanuna görə, iki kütləvi cisim bir-birinə iki sabit M1 və M2 nisbətində və kvadratına tərs mütənasib olaraq cəlb olunur. aralarındakı məsafə R, yəni:
F=GM1 M2 / R2
Burada G qravitasiya sabitidir. M1 və M2 sabitləri qarşılıqlı təsirdə olan cisimlərin qravitasiya kütlələri adlanır.
Beləliklə, cismin qravitasiya kütləsi inertial kütlə ilə heç bir əlaqəsi olmayan real cisimlər arasındakı cazibə qüvvəsinin ölçüsüdür.
Bədən çəkisi və kütləsi
Yuxarıdakı ifadə planetimizdəki cazibə qüvvəsinə tətbiq edilirsə, onda aşağıdakı düstur yazıla bilər:
F=mg, burada g=GM / R2
Burada M və R müvafiq olaraq planetimizin kütləsi və onun radiusudur. g dəyəri hər bir məktəbliyə tanış olan sərbəst düşmə sürətidir. M hərfi bədənin qravitasiya kütləsini bildirir. Bu düstur sizə kütləsi m olan cismin Yer tərəfindən cazibə qüvvəsini hesablamağa imkan verir.
Nyutonun üçüncü qanununa görə F qüvvəsi olmalıdırbədənin dayandığı N dayağın reaksiyasına bərabərdir. Bu bərabərlik bizə yeni fiziki kəmiyyət - çəki təqdim etməyə imkan verir. Çəki, bədənin süspansiyonu uzatdığı və ya müəyyən dayağa basdığı qüvvədir.
Fizikadan xəbəri olmayan bir çox insan çəki və kütlə anlayışları arasında fərq qoymur. Eyni zamanda, onlar tamamilə fərqli dəyərlərdir. Onlar müxtəlif vahidlərlə ölçülür (kütlə kiloqramla, çəki Nyutonla). Bundan əlavə, çəki bədənin xüsusiyyəti deyil, kütlədir. Buna baxmayaraq, siz onun P-ni bilməklə bədənin m kütləsini hesablaya bilərsiniz. Bu, aşağıdakı düsturdan istifadə etməklə həyata keçirilir:
m=P / g
Kütlə tək xüsusiyyətdir
Yuxarıda qeyd olundu ki, cismin kütləsi qravitasiya və ətalət ola bilər. Albert Eynşteyn nisbilik nəzəriyyəsini inkişaf etdirərkən, qeyd olunan kütlə növlərinin maddənin eyni xüsusiyyətini təmsil etdiyi fərziyyəsindən çıxış etdi.
İndiyədək müxtəlif situasiyalarda hər iki növ bədən kütləsinin çoxsaylı ölçülməsi aparılmışdır. Bütün bu ölçmələr belə nəticəyə gətirib çıxardı ki, qravitasiya və ətalət kütlələri onları təyin etmək üçün istifadə edilən alətlərin dəqiqliyi ilə bir-biri ilə üst-üstə düşür.
Keçən əsrin ortalarında nüvə energetikasının sürətli inkişafı işığın sürət sabiti vasitəsilə enerji ilə əlaqəli olduğu ortaya çıxan kütlə anlayışının anlaşılmasını dərinləşdirdi. Bədənin enerjisi və kütləsi maddənin bəzi tək mahiyyətinin təzahürüdür.
