Взаимодействие тел. Масса

Проделаем опыт. На рисунке 18, а изображена тележка с прикрепленной к ней упругой пластиной. Пластина согнута и связана нитью. Тележка находится в покое относительно стола. Начнет ли она двигаться, если пластина выпрямится? Для ответа на этот вопрос пережжем нить. Пластина резко выпрямляется, но тележка остается на прежнем месте (рис. 18, б).

Теперь поставим рядом с первой тележкой вторую (рис. 19, а). После пережигания нити обе тележки приходят в движение и разъезжаются в противоположные стороны. Пройденные ими пути оказываются разными (рис. 19, б). Это означает, что в процессе выпрямления пластины тележки приобрели разную скорость. Например, скорость левой тележки за это время могла возрасти от 0 до 40 см/с, а скорость правой тележки — от 0 до 20 см/с. Эти числа говорят о том, что скорость левой тележки изменялась в 2 раза быстрее, чем скорость правой.

Причиной изменения скоростей тележек послужило их действие друг на друга.

Действие тел друг на друга называют взаимодействием.

В результате взаимодействия скорости тел изменяются, причем у разных тел они изменяются по-разному.

Про тело, которое при взаимодействии медленнее изменяет свою скорость, говорят, что оно более инертно и имеет большую массу. А про тело, которое при этом быстрее изменяет свою скорость, говорят, что оно менее инертно и имеет меньшую массу.

Масса является физической величиной, характеризующей инертность тела. Чем больше масса тела, тем более оно инертно.

Понятие массы будет раскрываться по мере дальнейшего изучения физики. Пока же нужно запомнить, что каждое тело — человек, стол, Земля, капля воды — обладает массой.

Сравнивать массы тел можно по изменениям их скоростей при взаимодействии друг с другом.

Если два тела при взаимодействии друг с другом изменяют свои скорости одинаково, то их массы равны. Если же их скорости изменяются по-разному, то и массы у них различны.

В рассмотренном выше опыте (см. рис. 19) скорость левой тележки изменилась в 2 раза сильнее, чем скорость правой. Отсюда следует, что масса левой тележки в 2 раза меньше массы правой тележки.

За единицу массы в СИ принят килограмм (1 кг). Международный образец (эталон, или прототип) килограмма хранится во Франции, в г. Севре. Он изготовлен из платиново-иридиевого сплава и имеет форму цилиндра диаметром и высотой около 39 мм (рис. 20). С этого эталона изготовлены копии для других стран. В России, например, находится прототип килограмма № 12, в США — № 20.

На практике используются также и другие единицы массы — тонна, грамм, миллиграмм и т. д.:

1 т = 1000 кг, 1 г = 0,001 кг, 1 мг = 0,000001 кг.

Существуют разные способы определения массы. Об одном из них, основанном на сравнении изменений скоростей, было уже сказано. Другой способ измерения массы — взвешивание. Это самый древний из известных способов. Изображения весов можно найти даже на египетских пирамидах, возраст которых составляет более четырех тысяч лет!

Кстати, правильному взвешиванию и аккуратному обращению с весами всегда придавалось большое значение. Например, в одной из древнерусских грамот XII в. строго указывалось, что за неправильное пользование мерами и весами следует «казнить близко смерти, а имущество делить на три части: часть Софийской церкви, часть Ивановской и часть сотским и Новгороду».

Современные конструкции весов очень разнообразны. На рисунке 21 изображены учебные весы, позволяющие взвешивать предметы с массой от 10 мг до 200 г. Для определения массы в иных пределах используют другие весы. Например, вагоны и автомашины взвешивают на транспортных весах, рассчитанных на нагрузку до 200 т, а тела, имеющие массу порядка 1 мг и меньше,— на так называемых аналитических весах.

Массу тел, недоступных взвешиванию (например, массу Земли, Солнца, а также мельчайших частиц вещества — атомов и молекул), определяют иными способами — путем измерения скоростей, а также других физических величин, входящих вместе с массой в различные законы физики.

1. Что называют взаимодействием? 2. В каком случае тело называют более инертным, а в каком — менее инертным? 3. Мерой чего является масса? 4. Какая из тележек, изображенных на рисунке 19, имеет большую массу? Почему? 5. Как называется единица массы в СИ? 6. Что представляет собой эталон массы? 7. Человек выпрыгивает из неподвижной лодки на берег. В каком случае скорости, полученные при этом лодкой и человеком, будут одинаковыми? В каком случае будет больше скорость, приобретенная человеком? 8. Какие способы определения массы вы знаете? В каких случаях они применяются?