Маса є одним з важливих властивостей матерії. Це поняття застосовують при рішенні задач різного характеру, починаючи від проблем механіки і закінчуючи хімічними розрахунками. Розглянемо у статті, з допомогою яких формул масу у фізиці можна розрахувати.

Що це таке?

Перш ніж наводити формули маси у фізиці, дамо їй визначення. Цим терміном називається фізична величина, яка пропорційна кількості матерії, укладеної в даному тілі. Слід не плутати її з кількістю речовини, яка виражається в молях. Маса в СІ обчислюється в кілограмах. Іншими одиницями є тонни і грами. Маса буває двох важливих видів:

інерційна;

гравітаційна.

Перший вид даної фізичної величини характеризує інерційні властивості тіла, тобто здатність деякої сили змінювати швидкість тіла, а також кінетичну енергію, якою воно володіє.


Гравітаційна маса пов'язана з інтенсивністю тяжіння між будь-якими тілами. Вона відіграє важливу роль у космосі, оскільки завдяки тяжінню між зірками і планетами існує наша галактика і наша Сонячна система. Однак гравітаційна маса проявляє себе і в повсякденному житті у вигляді наявності у всіх тіл деякого ваги.

Формули для інерції

У фізиці формула знаходження маси інерційної має наступний вигляд: m = F /a Тут F - сила, яка на тіло діє і викликає появу у нього прискорення a. Формула показує, що чим більше буде чинна сила і чим менше вона повідомить прискорення тіла, тим більше інерційна маса m. Крім записаного виразу, слід навести ще одну формулу знаходження маси у фізиці, яка пов'язана з явищем інерції. Ця формула має вигляд: m = p /v Тут p - кількість руху (імпульс), v - швидкість тіла. Чим більшою кількістю руху має тіло і чим менше його швидкість, тим більшу інерційну масу воно має.

Формула для гравітації

Математичний опис явища гравітації стало можливим завдяки численним спостереженням за рухом космічних тел. Результати всіх цих спостережень у XVII столітті Ісаак Ньютон узагальнив в рамках закону всесвітнього тяжіння. Згідно з цим законом, два тіла, які мають маси m 1 і m 2 , притягуються один до одного з такою силою F:


F = G * m 1 * m 2 /r 2 Де r - відстань між тілами, G - деяка постійна. Якщо даний вираз підставити значення маси нашої планети і її радіус, тоді ми отримаємо наступну формулу маси у фізиці: m = F /g Тут F - сила тяжіння, g - прискорення, з яким тіла падають на землю поблизу її поверхні. Як відомо, наявність сили тяжіння обумовлює те, що всі тіла мають вагу. Багато плутають вагу і масу, вважаючи, що це одна і та ж величина. Обидві величини дійсно пов'язані через коефіцієнт g, однак вага - величина мінлива (вона залежить від прискорення, з яким рухається система). Крім того, вага вимірюється в ньютонах, а маса в кілограмах. Ваги, якими людина користується в побуті (механічні, електронні), показують масу тіла, однак вимірюють його вагу. Переклад між цими величинами є лише питанням калібрування приладу.

Щільність і обсяг

Як було зазначено, маса - це невід'ємна властивість матерії, тому її можна обчислити за допомогою інших фізичних характеристик тел. Цими характеристиками є обсяг і щільність.
Обсяг являє собою певну частину простору, яка обмежена поверхнею тіла. Вимірюється він у кубічних одиницях довжини, наприклад, у м 3 . Щільність - це властивість речовини, яка відображає кількість матерії, вміщеній в одиниці об'єму. Формула маси речовини через обсяг і щільність записується так: m = ? * V Чим більше об'єм тіла і чим вище щільність, тим більшою масою воно володіє. У зв'язку з цим фактом корисно згадати знамениту загадку про те, що має більшу масу: 1 тонна пуху чи 1 тонна заліза. У відсутності виштовхувальної до архімедового сили маси обох речовин дорівнюють. Пух має набагато меншу щільність, ніж залізо, однак різниця в щільності компенсується аналогічною різницею в обсязі.

Відносна

Поняття про відносній масі застосовується в атомній фізиці, і в хімії. Оскільки маси атомів і молекул мають дуже малі значення (?10 -27 кг), то оперувати ними на практиці при вирішенні завдань виявляється вкрай незручно. Тому спільнотою вчених було вирішено використовувати так звану відносну масу, тобто розглянута величина виражається в одиницях маси по відношенню до маси відомого еталона. Цим еталоном стала 1/12 маси атома вуглецю, яка дорівнює 166057*10 -27 кг. Відповідна відносна величина отримала назву атомної одиниці (а. е. м.).
Формулу відносної маси M можна записати так: M = m a /(1 /12 * m C ) Де m a - маса атома в кілограмах, m C - маса атома вуглецю в кілограмах. Наприклад, якщо в цей вираз підставити значення маси атома кисню, то його а. е. м. буде дорівнює: M = 265606 * 10 -27 /(166057 * 10 -27 ) = 159949. Оскільки а. е. м. є відносною величиною, то вона не має розмірності. Зручність застосування цього терміна на практиці полягає не тільки в невеликих і цілих значеннях цієї одиниці виміру. Справа в тому, що значення а. е. м. збігається з величиною з молярної маси, вираженої в грамах. Остання являє собою масу одного моль речовини.

Енергія

Вище були наведені різні формули, як знайти масу у фізиці. Завершуючи статтю, хотілося б відзначити зв'язок маси і енергії. Цей зв'язок носить фундаментальний характер, який відображає просторово-часові властивості нашого Всесвіту. Відповідна формула маси у фізиці, отримана Альбертом Ейнштейном, має вигляд: E = m * c 2 Квадрат швидкості світла c є коефіцієнтом перекладу між масою та енергією. Це вислів говорить про те, що обидві величини, по суті, є однією і тією ж характеристикою матерії. Записане вираз було підтверджено експериментально при вивченні ядерних реакцій і реакцій елементарних частинок.