Сравнение масс по инертности тел

Любое тело обладает свойством двигаться по инерции, сохраняя свою скорость неизменной, пока на это тело не подействуют силы. При этом одни тела легче разогнать (а разогнав, остановить), а другие — труднее. Для разгона или остановки груженой тележки на нее следует действовать гораздо большей силой (или гораздо дольше), чем на порожнюю. Груженая тележка более инертна.

Как определите, во сколько раз одно тело более инертно, чем другое?

Проведем опыт. Поставим на горизонтальную поверхность две тележки разной массы (m>m) способные катиться почти без трения. Сообщим тележкам одинаковые ускорения. Для этого на тележку 1 придется подействовать силой, большей, чем на тележку 2 (рис. 2.4). Первая тележка во столько раз инертнее второй, во сколько раз модуль силы F больше, чем F.

Рис. 2.4

Для массы как меры инертности получится такая же пропорция, как и при взвешивании:

= (2.3)

Подобный опыт можно использовать для сравнения масс любых тел в любых условиях: на Земле, на Луне, на орбитальной станции. При этом F следует понимать как модуль результирующей всех сил, приложенных к первому телу, F — ко второму.

Напомним еще о двух практически важных свойствах массы;

• общая масса m нескольких тел равна сумме их масс:

m=m1+m2+ .; (2.4)

• масса однородного вещества, заключенного в объеме V пропорциональна этому объему:

m=ρV (2.5)

где ρ — плотность вещества.

Массу как меру инертности называют инертной массой, а массу, определяемую по силе притяжении тел друг к другу, — гравитационной массой.

Вывод:

- сила, с которой Земля притягивает тело, пропорционально его массе (Fт=gm);

- масса тела — мера его гравитационных свойств.

Для закрепления материала можно задать следующие вопросы:

1. Что такое масса?

2. Что такое инерция?

3. Изменится ли масса тела при его переносе с Земли на другую планету?

Решить некоторые задачи из упражнения после параграфа.

В 11 классе вводится понятие массы как мера энергии. На изучение параграфа "Закон взаимосвязи массы и энергии" отводится один урок и одно занятие на решение задач. Решение задач по теме "Основы специальной теории относительности" и обобщение, систематизация знаний по теме "Основы специальной теории относительности". Самостоятельная работа по теме "Основы специальной теории относительности".

В релятивистской механике масса тела связана с энергией, "заключенной в теле". Так, в системе отсчета, в которой тело покоится (такая система отсчета называется собственной), его энергия (энергия покоя) определяется по формуле:

E0=mc (2.6)

Таким образом, любое тело, благодаря факту своего существования, обладает энергией, которая пропорциональна массе покоя m. Эта энергия выделяется при уменьшении массы тела, и наоборот, при поглощении энергии релятивистская масса тела возрастает. Релятивистская энергия имеет колоссальные значения. Например, тело массой 1 г обладает энергией покоя

E0=10-3кг•(3•108)2=9•1013Дж. (2.7)

Эта энергия эквивалентна энергии, выделяющейся при сгорании 2000 т бензина с удельной теплотой сгорания 4,5•10.