Что принято за единицу массы

Онлайн конвертер массы, современные системы и единицы измерения массы

Единицы измерения массы позволяют определять ее для разных предметов. В России принято использовать такие единицы как: килограммы, граммы, декаграммы, миллиграммы и тонны. Однако массу могут измерять другими мерками — все зависит от системы мер и весов, принятой в конкретной стране. Чтобы быстро перевести величины из одних единиц измерения в другие используют конвертер массы.

Конвертер массы

Это — удобный сервис, посредством которого можно быстро перевести одни единицы измерения в другие, например, унции в граммы или старорусский берковец в пуды. Сервис простой в использовании и максимально точный.

Для перевода достаточно поставить количество и выбрать единицы измерения с которых и на которые собираемся конвертировать. Дальше нажимаем кнопку «Перевести» и конвертер массы выдаст точный результат.

Что такое масса тела и как ее измерить

Масса — это одна из основных величин в физике. Она относится к фундаментальным характеристикам материи и определяет такие свойства:

• гравитационные,
• инерционные,
• энергетические.

Эта величина есть у всех объектов, независимо от размера — как у огромных, например, наша планета Земля, так и маленьких, например, атомов или элементарных частиц.

По определению масса — это мера количества вещества, содержащегося в объекте

На сегодняшний день, в физике общепринятой считается система единиц, где масса является основной и для нее разработан эталон. В Международной системе СИ — это килограмм.

Второй закон Ньютона

В качестве научного термина понятие массы впервые использовал в физике Исаак Ньютон. До этого исследователи употребляли только понятие веса. Именно Нютон предложил определилять количество вещества в физическом теле, как произведение плотности на объем и ввел новое понятие — масса.

Поскольку изучение кинетики включает в себя две основополагающих величины — длину и время, то в динамике необходимо применение третьей величины — массы. В классической динамике ученый предложил новую формулу, которая впоследствии получила название второго закона Ньютона. В ней используются такие параметры, как сила и масса, которая обозначается буквой m. Сама формула представлена в таком виде F=m*a, где F – это сила, приложенная к телу, a – ускорение.

Масса и вес

Массу часто путают с термином «вес». Хотя на Земле, по показаниям измерительных приборов, эти параметры могут быть идентичными, по физическим законам — это совершенно разные понятия.

• Масса — это мера количества вещества, которое содержится в объекте.
• Вес — это мера силы, которая равна силе притяжения объекта.

Масса не зависит от местоположения объекта, в то время, как вес находится в прямой зависимости от этого показателя.

Вес определяют по формуле: P=m*g, где m – масса, g – ускорение свободного падения (постоянная величина, возникающая в результате силы притяжения конкретной планеты, для Земли значение составляет 9,8 м/с, а для Луны — 1,63 м/с).

Для примера возьмем человека с весом 60 кг в обычных земных условиях. На Луне сила тяжести примерно в шесть раз меньше, чем на Земле. Следовательно, наш космонавт на Луне будет весить 60:6=10 кг. Поскольку масса зависит только от количества вещества, присутствующего в объекте, она не меняется в зависимости от местоположения. Масса человека на Земле и на Луне будет 60 кг. Если интересно сколько это будет в фунтах используйте конвертер массы.

Современные единицы измерения массы

В Систем СИ (Le Système International d’Unités) за единицу измерения массы принят килограмм. В России его обозначение кг, а международное — kg.

Другие распространенные единицы массы — это грамм и миллиграмм.

• Грамм равен 1/1000 килограмма, что означает, что в 1 кг содержится 1000 г.
• Миллиграмм составляет 1/1000 грамма, поэтому в 1 грамме содержится 1000 мг.

Британо-американская система мер использует фунт в качестве базовой единицы массы. Она намного старше метрической. Именно из-за того, что в Великобритании и особенно в США, где корни товарной торговли очень глубокие и имеют давние традиции, все торги на биржах и сделки заключаются в мерах этой системы.. .

Кроме этих основных, существуют и другие единицы массы, которые сохраняют свою историческую сферу использования. Это, кроме фунта — унция, карат, тонна и др. В астрономии, для определения массы небесных тел, в качестве единицы измерения используют массу Солнца. Ее вычисляют по формуле:

Метрическая

В 1960 году на Генеральной конференции мер и весов было принято решение рекомендовать Метрическую систему единиц измерения ( Le Système International d’Unités), как Международную и использовать в качестве основной.

Килограмм

Он является основной единицей измерения массы в Системе СИ. Первоначально его определили как массу 1 л воды при 4 C (именно при таком значении вода имеет максимальную плотность).

Для этого использовали теорию Джона Уилкинса (английского философа), который предлагал установить меру массы на основе меры длинны. Таким образом, одна единица массы — вес чистой воды, которая заполняет объем куба с размером стороны в одну сотую метра, при температуре таяния льда — получила название грамм.

Сегодня эталоном килограмма является гиря в форме цилиндра, отлитая из сплава платины и иридия. Она хранится во Франции, в палате Мер, ее аналоги есть в каждой стране.

Интересные факты про килограмм:

1. название kilogramme пришло к нам из Франции. Оно образовалось путем слияния двух греческих слов: χίλιοι (chilioi) — в перводе «тысяча» и γράμμα (gramma), что перводится как «маленький вес»;изначально назывался grave – в переводе означает вес (название предложил французский ученый, аристократ, который входил в состав комиссии по определению мер);
2. килограмм — единственная единица измерения с приставкой «кило»;
3. сегодня существует 40 аналогов эталонного килограмма, примечательно, что когда их взвесили, выяснилось, что их вес отличается, это объясняется тем, что сплав, из которого изготовлены цилиндры, со временем незначительно меняет массу.

Ньютон

Используется в системе единиц для обозначения силы. В соответствии со вторым законом Ньютона — это сила, которая воздействует на тело массой 1 кг и придает ему ускорение 1 м/с. Данное определение официально признано международным комитетом мер и весов в середине прошлого века. Единица измерения названа именем физика Исаака Ньютона, который является автором многих физических законов. Однако сам ученый считал, что единица измерения силы не может исчисляться, он рассматривал силу, как абстрактное явление.

Карат

Данная единица используется для взвешивания и определения массы драгоценных камней и металлов. Масса одного карата — 200 миллиграмм. Название «карат» происходит от названия семян рожкового дерева. Вес одного семечка равен одному карату. Раньше торговцы обязательно имели при себе такое семечко, что избежать обмана.

Интересный факт! В Древнем Риме одна золотая монета весила ровно 24 семечка рожкового дерева, поэтому караты стали использовать для определения объема золота в сплаве. 24 карата — золото без примесей, 12 каратов — 50% золота в сплаве.

Сантиграмм

Сантиграмм — одна стотысячная килограмма или одна сотая грамма. Узаконенное русское обозначение — «сг», латинский вариант — «cg».

Микрограмм

Одна из самых маленьких единиц измерения массы — одна миллионная грамма или одна тысячная миллиграмма. Существует несколько вариантов его обозначения. В Америке часто используют латинскую букву мю-г, но такой символ не рекомендуется использовать для медицинских рецептов, поскольку люди путают дозировку. Рекомендованное обозначение — mcg.

Нанограмм

Равняется одной миллионной миллиграмма и также входит в метрическую систему измерения.

Англо-американская

Английская система применяется во многих англоязычных странах. Несмотря на то, что в Великобритании на законодательном уровне действует десятичная, метрическая системы мер, обычные граждане, а также средства массовой информации по традиции используют прочно укоренившиеся значения — баррель, ярд, миля, пинта, унция. Некоторые единицы измерения известны во многих европейских странах, но есть такие, о которых обычный европеец даже не подозревает.

Фунт

Английское название основано на латинском слове Pender, что означает взвешивать, а слово фунт на латыни означает баланс. К счастью, фунт одинаков и в США, и в Великобритании, поэтому здесь нет никаких проблем. В единицах СИ это можно выразить как 453,592 г.

Унция

Наверняка многие видели на флаконах духов или емкостях с автомобильными жидкостями маркировку «fl. oz.» — это жидкая унция. Вес золота также измеряется в унциях, а других веществ или тел — в фунтах. В магазинах встречается обозначение «lb» или «lbs». Однако второй вариант ошибочный.

Одна унция равна 28,35 г. Унция нашла широкое применение в банковской, ювелирной сфере, обозначается аббревиатурой «oz» или «oz at». Термин впервые начал использоваться в Древним Риме, здесь унцией называли двенадцатую долю либры, затем единица измерения стала основной в средневековой Европе. Сегодня широко используется тройская унция в странах, где введены в действие англо-американские единицы измерения. Для их быстрого и точного перевода можно использовать конвертер массы.

Драхма

Существует несколько обозначений данной единицы измерения:

• торговая драхма (1,78 г) — использовалась в англоговорящих странах до 1985 года, на сегодняшний день выведена из оборота;
• аптекарская драхма и тройская драхма (3,89 г) — единица измерения массы в аптекарской сфере в англоязычных странах;
• на Кипре драхмой называют массу приблизительно в 3,175 г.

Интересно знать! В древних странах меры массы, а также денежные единицы назывались одинаково, поскольку один денежный знак содержал соответствующее количество серебра.

Старорусские

В старину единицы измерения массы формировались по естественным эталонам. Чаще всего использовали зерна, бобовые, муку, соль или воду, налитую в емкость определенного объема.

Берковец

Так называлась мера веса в 163,8 кг — 10 пудов, столько весила бочка, наполненная воском или медом, которую взрослый мужчина мог вкатить на корабль, следующий к острову Бьерк. Соответственно, использовали берковец для взвешивания воска или меда. Данная мера веса упоминалась в 12 столетии.

Золотник

В современной системе мер массы — это 4,26 г, изначально так называли монету из золота. За золотники на Руси покупали чай.

Русский фунт

Эту единицу измерения ввел русский царь Алексей Михайлович, соответствует 96 золотникам или 409,50 г. Фунтами продавали сахар.

Лот

Еще одна старинная русская мера веса, которая соответствует трем золотникам (12,8 г).

Пуд

Первые упоминания о пуде, как мере веса упоминается в 1134 году в грамотах князя Всеволода Мстиславича. Его использовали купцы для торговли медом и воском. Хотя его номинал со временем изменялся, он оставался в обиходе до 1918 года.

По последним данным (1899 год) его вес составлял:

1. 16,3804964 кг;
2. 40 фунтов; 1280 лотов;
3. 3840 золотников;
4. 368 640 долей;
5. 10 пудов = 1 берковец.

Доля

Это самая мелкая единица массы, которая использовалась на Руси, — 0,044 г или 1/96 золотника. Для перевода золотника в граммы можно использовать конвертер массы.

История измерения массы

Первоначально, для обмена и торговли товары измерялась простыми, примитивными методами. С развитием торговых отношений были установлены связи между показателями емкости, веса и денежной системы .

Самые старые из сохранившихся гирь были найдены в Верхнем Египте и датированы 9000 г. до н.э. Последовательная система мер и весов была разработана в Вавилоне, около 1800 г. до н.э.

Вавилонская шестидесятеричная система в сочетании с десятичной финикийской стала основой древней весовой системы.

В Риме измеряли вес еще в 4 веке до нашей эры, для этого использовали двенадцатеричную систему, базовой единицей был фунт. Именно римляне внедрили соотношение мер веса и объема. Римский фунт пережил падение империи и сыграл важную роль в раннем средневековье.

Лишь во времена правления Карла Великого в Западной Европе были предприняты попытки реформировать систему мер и весов и определить фиксированные отношения между числом, деньгами, весом и мерой. Используя римско-византийский стандарт, король франков установил вес новой монеты, серебряного денария. Здесь использовались простые математические вычисления:

• 1 фунт (денежный) = 1 кг серебра = 20 шиллингам;
• 1 шиллинг = 12 денариев.
• Таким образом, 12*20=240 — именно столько монет чеканили из одного серебряного слитка весом 1 фунт.

История метрической системы

Началась во Франции в 19 столетии, во время Великой французской революции. Тогда к власти пришли депутаты Третьего сословия. Они сняли с себя налоговый груз и пришли к выводу, что действующая система мер сложная для восприятия и понимания, а также неудобная из-за огромного количества единиц измерения.

В то время каждый французский феодал имел право устанавливать собственное значение фунта, не удивительно, что к концу 17 века таких единиц измерения было уже около ста.

Французы разработали собственную систему измерения, она оказалась простая, доступная и надежная. Основная суть — преобразование любой единицы массы предполагает деление или умножение на степень числа 10.

Сначала приняли метр — десятимиллионная часть одной четверти меридиана. Следующим этапом стала разработка одного килограмма — для этого связали единицу длины и единицу массы.

Килограмм — объем воды, налитой в куб с длинной стороны одна десятая метра.

Изначально килограмм называли grave, в переводе означает — вес, но слово часто произносили grav, что очень напоминало дворянский титул. В результате название изменили на килограмм.

В конце 19 столетия был изготовлен эталон измерения массы — цилиндр из сплава платины и иридия, в соотношении 9:1. Он единственный в мире весит ни больше, ни меньше, а ровно 1 кг. Эталон накрыт тремя куполами из стекла, которые защищают его от внешнего воздействия и даже воздуха.

Предлагаем вашему вниманию простой гайд по быстрому переводу физических величин.Если вам сложно днлать это самостоятельно — используйте конвертер массы, длины или плотности на нашем сайте.

Онлайн конвертер объема, единицы и системы измерения, конвертация величин объема

Онлайн конвертер плотности, формулы расчета и единицы измерения

Онлайн конвертер площади, единицы измерения площади в разных системах, их быстрый перевод

Онлайн конвертер долей, перевод дюжин, процентов, промилле и других единиц

Калькулятор индекса массы тела, формула расчета ИМТ, преимущества и недостатки BMI

Онлайн конвертер систем счисления, перевод между десятичной, двоичной, восьмеричной и другими системами

Единицы измерения массы.

Всякое свойство тел выражается определенной величиной. Одно из важнейших свойств тела – инертность, от которой зависит его ускорение в результате взаимодействия с другими телами. Количественной мерой инертности тела является масса тела. Чем больше масса тела, тем меньшее ускорение оно получит при взаимодействии. Обозначив массы взаимодействующих тел через m₁ и m₂, можем предположить, что

Отношение модулей ускорений двух взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс.

Измерив модули ускорений тела и эталона, можно найти отношение массы тела к массе эталона, которое будет равно отношению модуля ускорения эталона к модулю ускорения тела при их взаимодействии:

Массу тела можно выразить через массу эталона:

Однако, этот способ неудобен и на практике обычно неудобен. Более удобно измерять массу взвешиванием. Этот метод основан на том, что действующая на тело сила тяжести и масса этого тела пропорциональны друг другу:

Силу тяжести можно измерить на весах, так как она равна весу тела, если весы вместе с взвешиваемым телом покоятся относительно Земли. Измерив вес тела пружинными весами и зная ускорение свободного падения в месте, где производится взвешивание, можно вычислить массу:

,

Более удобным способом является взвешивание на рычажных весах, где сравнивают вес тела и гирь. В уравновешенном состоянии можно утверждать, что вес тела равен весу гирь, следовательно равны и их массы. Поскольку на гирях указаны их массы, то масса тела определяется суммой масс гирь.

Однако, невозможно взвешиванием измерить массу небесных тел или, наоборот, очень малые массы – атомы и частицы, из которых они состоят.

Масса тела обладает интересным и важным свойством: она зависит от того, как движется тело. Масса тела растет с увеличением его скорости. Однако, заметным это становится только при скоростях, близких к скорости света. Но с такими скоростями обычные тела не движутся.

За единицу массы в СИ принята масса специального эталона из сплава иридия и платины, которая называется килограммом (кг).

Пересмотр системы единиц СИ: новые определения ампера, килограмма, кельвина и моля

Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998% может быть использована для вычисления максимально точного числа Авогадро, которое войдёт в определение единицы измерения количества вещества, известной как моль. Фото: Национальная физическая лаборатория Великобритании

Международное бюро мер и весов планирует провести самую значительную реформу в международной системе единиц (СИ) со времени последней большой ревизии этого стандарта в 1960 году, пишет Nature. Придётся принимать новые ГОСТы, а также внести исправления в учебники физики в школе и вузах.

В настоящее время СИ (современный вариант метрической системы) принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти везде используется в области техники. Полное определение всех единиц СИ приведено в официальной брошюре (8-е издание) и дополнении к ней от 2014 года. Нынешний стандарт утверждён в СССР 1 января 1963 года ГОСТом 9867-61 «Международная система единиц».

Руководство международной организации проголосует за предложенные изменения на Генеральной конференции по мерам и весам в 2018 году, а в случае положительного решения изменения вступят в силу с мая 2019 года. Новые определения для единиц измерения и эталонов никак не отразится на жизни обывателей: один килограмм картофеля в магазине останется тем же килограммом картофеля. Весы будут измерять овощи и мясо с той же точностью, что и раньше. Но эти определения важны для учёных, потому что в научных исследованиях должна соблюдаться идеальная точность формулировок и измерений. Международное бюро мер и весов считает, что новые эталоны позволят «обеспечить высочайший уровень точности в различных способах измерений в любом месте и времени и в любом масштабе, без потери точности».

Итак, какие же изменения нас ждут?

Сейчас Международное бюро мер и весов намерено пересмотреть определения и эталоны следующих единиц измерения:

• ампер
• килограмм
• кельвин
• моль

Килограмм

Современное определение принято III Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1901 году и формулируется так: «Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма». При этом Международный прототип (эталон) килограмма хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в городе Севр неподалёку от Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Размер прототипа примерно соответствует размеру мяча для гольфа.

Компьютерное изображение международного прототипа килограмма

Проблема с эталоном килограмма состоит в том, что любые материалы могут терять атомы или, наоборот, пополняться атомами из окружающего пространства. В частности, различные официальные копии эталонного килограмма, который хранится в Севре, отличаются по весу от официального эталона. Разница достигает 60 микрограмм. Такие изменения произошли за более чем 100 лет с момента создания копий.

Ещё одна проблема с единицами измерения фиксированного масштаба — то, что элемент неопределённости (погрешность) увеличивается по мере удаления от этой фиксированной точки (эталона). Например, сейчас при измерении миллиграмма элемент неопределённости в 2500 раз больше, чем при измерении килограмма.

Эта проблема решается, если определить единицу измерения через другую физическую постоянную. Собственно, в новом определении килограмма так и сделано: здесь используется постоянная Планка.

Новое определение: 1 килограмм равен постоянной Планка, поделенной на 6,626070040 × 10 −34 м 2 ·с −1 . Для выражения единицы требуется постоянная Планка.

Измерение массы на практике возможно с помощью ваттовых весов: через два отдельных эксперимента со сравнением механической и электромагнитной силы, а затем путём перемещения катушки через магнитное поле для создания разности потенциалов (на иллюстрации внизу). Грубо говоря, масса вычисляется через электроэнергию, которая необходима, чтобы поднять предмет, лежащий на другой чаше весов.

Кельвин

Современное определение: как записано в ГОСТе, 1 кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды.

Тройная точка воды — строго определённые значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

0,00015576 моля 2 H на один моль 1 Н
0,0003799 моля 17 О на один моль 16 О
0,0020052 моля 18 О на один моль 16 О.

Проблемы современного определения очевидны. При практической реализации величиа кельвина зависит от изотопоного состава воды, а на практике практически невозможно добиться молекулярного состава воды, который соответствует Техническому приложению к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90.

Ещё в 2011 году на заседании Генеральной конференции по мерам и весам было предложено в будущей редакции Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его со значением постоянной Больцмана. Таким образом, значение кельвина впервые будет точно зафиксировано.

Новое определение: 1 кельвин соответствует изменению тепловой энергии на 1,38064852 × 10 −23 джоулей. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана.

Измерять точную температуру можно с помощью измерения скорости звука в сфере, заполненной газом. Скорость звука пропорциональна скорости перемещения атомов.

Современное определение: моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.

Новое определение: количество вещества системы, которая содержит 6,022140857 × 10 23 специфицированных структурных единиц. Для выражения единицы требуется постоянная Авогадро (число Авогадро).

Для вычисления числа Авогадро — и определения моля через него — учёные предлагают создать идеальную сферу из чистого кремния-28. У этого вещества идеально точная кристаллическая решётка, так что количество атомов в сфере можно определить, если точно измерить диаметр сферы (с помощью лазерной системы). В отличие от существующего куска платиново-иридевого сплава, скорость потери атомов кремния-28 точно предсказуема, что позволяет вносить коррективы в эталон.

Первые опыты по созданию такого эталона предприняли в 2007 году. Исследователи из берлинского Института выращивания кристаллов под руководством Хелге Риманна (Helge Riemann) приобрели в России обогащённый кремний-28 и сумели получить образец изотопа 28 с чистотой 99,994%. После этого исследователи ещё несколько лет анализировали состав 0,006% «лишних» атомов, определяли точный объём сферы и проводили рентгеноструктурный анализ. Изначально предполагалось, что «идеальные» сферы из кремния-28 могут быть утверждены в качестве нового стандарта для килограмма. Но сейчас более вероятно то, что их используют для вычисления числа Авогадро, и, как следствие, определения моля. Тем более что за время, прошедшее с 2007 года, физики научились производить гораздо более чистый кремний-28.

Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998. Фото: CSIRO Presicion Optics

В 2014 году американские физики сумели обогатить кремний-28 до беспрецедентного качества в 99,9998% в рамках международного проекта по расчёту числа Авогадро.

Ампер

Современное определение предложено Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году: «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10 −7 ньютона».

В современном определении ампер определяется через некий мысленный эксперимент, который предусматривает возникновение силы в двух проводах бесконечной длины. Очевидно, что на практике мы не может измерить такую силу, потому что по определению не может существовать двух проводников бесконечной длины.

Изменить определение ампера предложили на том же заседании Генеральной конференции по мерам и весам в октябре 2011 года, что и определение кельвина. Идея заключалась в том, что новое определение должно быть основано не на созданный человеком артефактах через мысленный эксперимент, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов. Итак, новое определение выражается только через одну постоянную — заряд электрона.

Новое определение: электрический ток, соответствующий потоку 1/1,6021766208 × 10 −19 элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона.

На практике для определения ампера понадобится только один инструмент — одноэлектронный насос. Такие инструменты создали несколько лет назад. Они позволяют перемещать определённое количество электронов в течение каждого насосного цикла, что является крайне ценным качеством для фундаментальной науки и метрологии.

Определения секунды, метра и канделы, судя по всему, остаются неизменными, как показано на иллюстрации.

В новой системе СИ определение всех единиц выражается через константу с фиксированным значением. Многие единицы определяются во взаимосвязи с другими единицами. Например, определение килограмма определяется через постоянную Планка, а также через определения секунды и метра.

Справка по массе. Виды масс. Единицы измерения массы. Конвектор величин массы.

Любые физические показатели можно измерить опытным путем и рассчитать производные от них. Например, измерив объем и массу, мы можем найти плотность — производную от них величину, или зная высоту поверхности и вес вещи можем рассчитать энергию.

Эксперименты по определению и изучению основных физических показателей помогут наглядно продемонстрировать и понять суть физических законов, которые действуют в нашем мире.

С помощью практических опытов ученики смогут легче запомнить формулы, разобраться с теоремами, уверенно объяснять физические явления, а также ответить на вопрос, какими экспериментами в физике можно это подтвердить. Например, изучить плавучесть, земное притяжение или доказать взаимосвязь массы и энергии.

Что это такое?

Прежде чем приводить формулы массы в физике, дадим ей определение. Этим термином называется физическая величина, которая пропорциональна количеству материи, заключенной в данном теле. Следует не путать ее с количеством вещества, которое выражается в молях. Масса в СИ вычисляется в килограммах. Другими ее единицами являются тонны и граммы.

Масса бывает двух важных видов:

• инерционная;
• гравитационная.

Первый вид рассматриваемой физической величины характеризует инерционные свойства тела, то есть способность некоторой силы изменять скорость тела, а также кинетическую энергию, которой оно обладает.

Гравитационная масса связана с интенсивностью притяжения между любыми телами. Она играет важную роль в космосе, поскольку благодаря притяжению между звездами и планетами существует наша галактика и наша Солнечная система. Однако гравитационная масса проявляет себя и в повседневной жизни в виде наличия у всех тел некоторого веса.

Формулы для инерции

В физике формула нахождения массы инерционной имеет следующий вид:

Здесь F — сила, которая на тело действует и вызывает появление у него ускорения a. Формула показывает, что чем больше будет действующая сила и чем меньше она сообщит ускорение телу, тем больше инерционная масса m.

Помимо записанного выражения, следует привести еще одну формулу нахождения массы в физике, которая связана с явлением инерции. Эта формула имеет вид:

Здесь p — количество движения (импульс), v — скорость тела. Чем большим количеством движения обладает тело и чем меньше его скорость, тем большую инерционную массу оно имеет.

Как масса связана с плотностью?

Очень просто. Чем больше плотность вещества, из которого состоит тело, тем большее значение будет иметь его масса. Ведь плотность определяется, как отношение двух величин. Первой из них является масса, объем — вторая. Чтобы обозначить эту величину выбрали греческую букву ρ. Единицей измерения оказывается отношение килограмма к кубическому метру.

Исходя из всего выше сказанного, формула массы принимает такой вид:

m = ρ * V, в которой буквой V обозначен объем тела.

Формула для гравитации

Математическое описание явления гравитации стало возможным благодаря многочисленным наблюдениям за движением космических тел. Результаты всех этих наблюдений в XVII веке обобщил Исаак Ньютон в рамках закона всемирного тяготения. Согласно этому закону, два тела, которые имеют массы m1 и m2, друг к другу притягиваются с такой силой F:

Где r — расстояние между телами, G — некоторая постоянная.

Если в данное выражение подставить значение массы нашей планеты и ее радиус, тогда мы получим следующую формулу массы в физике:

Здесь F — сила тяжести, g — ускорение, с которым тела падают на землю вблизи ее поверхности.

Как известно, наличие силы тяжести обуславливает то, что все тела имеют вес. Многие путают вес и массу, полагая, что это одна и та же величина. Обе величины действительно связаны через коэффициент g, однако вес — величина изменчивая (она зависит от ускорения, с которым движется система). Кроме того, вес измеряется в ньютонах, а масса в килограммах.

Весы, которыми человек пользуется в быту (механические, электронные), показывают массу тела, однако измеряют его вес. Перевод между этими величинами является лишь вопросом калибровки прибора.

Что такое вес?

Во-первых, это сила, то есть вектор. Масса же является скалярной величиной. Вектор веса всегда приложен к опоре или подвесу и направлен в ту же сторону, что и сила тяжести, то есть вертикально вниз.

Формула для вычисления веса зависит от того, движется ли эта опора (подвес). В случае покоя системы используется такое выражение:

Р = m * g, где Р (в английских источниках используется буква W) — вес тела, g — ускорение свободного падения. Для земли g принято брать равным 9,8 м/с2.

Из нее может быть выведена формула массы: m = Р / g.

При движении вниз, то есть в направлении действия веса, его значение уменьшается. Поэтому формула принимает вид:

Р = m (g — а). Здесь «а» — это ускорение движения системы.

То есть при равенстве этих двух ускорений наблюдается состояние невесомости, когда вес тела равен нулю.

Когда тело начинает двигаться вверх, то говорят об увеличении веса. В этой ситуации возникает состояние перегрузки. Потому что вес тела увеличивается, а формула его будет выглядеть так:

Плотность и объем

Как было отмечено, масса — это неотъемлемое свойство материи, поэтому ее можно вычислить с помощью других физических характеристик тел. Этими характеристиками являются объем и плотность.

Объем представляет собой некоторую часть пространства, которая ограничена поверхностью тела. Измеряется он в кубических единицах длины, например, в м3.

Плотность — это свойство вещества, которое отражает количество материи, помещенной в единице объема.

Формула массы вещества через объем и плотность записывается так:

Чем больше объем тела и чем выше его плотность, тем большей массой оно обладает. В связи с этим фактом полезно вспомнить знаменитую загадку про то, что имеет большую массу: 1 тонна пуха или 1 тонна железа. В отсутствии выталкивающей архимедовой силы массы обоих веществ равны. Пух имеет гораздо меньшую плотность, чем железо, однако разница в плотности компенсируется аналогичной разницей в объеме.

Узнаем как найти массу?

Многие из нас в школьное время задавались вопросом: «Как найти массу тела»? Сейчас мы попытаемся ответить на этот вопрос.

Нахождение массы через его объем

Допустим, в вашем распоряжении есть бочка на двести литров. Вы намерены целиком заполнить ее дизельным топливом, используемом вами для отопления своей небольшой котельной. Как найти массу этой бочки, наполненной соляркой? Давайте попробуем решить эту простейшую на первый взгляд задачу вместе с вами.

Решить задачу, как найти массу вещества через его объем, довольно легко. Для этого следует применить формулу удельной плотности вещества

где p является удельной плотностью вещества;

v — занимаемым объемом.

В качестве меры массы будут использоваться граммы, килограммы и тонны. Меры объёмов: сантиметры кубические, дециметры и метры. Удельная плотность будет вычисляться в кг/дм³, кг/м³, г/см³, т/м³.

Таким образом, в соответствии с условиями задачи в нашем распоряжении есть бочка объемом двести литров. Это значит, что ее объем равняется 2 м³.

Но вы хотите узнать, как найти массу. Из вышеназванной формулы она выводится так:

Сначала нам требуется найти значение р – удельной плотности дизельного топлива. Найти данное значение можно, используя справочник.

В книге мы находим, что р = 860,0 кг/м³.

Затем полученные значения мы подставляем в формулу:

m = 860*2 = 1720,0 (кг)

Таким образом, ответ на вопрос, как найти массу, был найден. Одна тонна и семьсот двадцать килограммов – это вес двухсот литров летнего дизтоплива. Затем вы можете точно так же сделать приблизительный расчет общего веса бочки и мощности стеллажа под бочку с соляром.

Нахождение массы через плотность и объем

Очень часто в практических заданиях по физике можно встретить такие величины, как масса, плотность и объем. Для того чтобы решить задачу, как найти массу тела, вам требуется знать его объем и плотность.

Предметы, которые вам будут нужны:

2) Калькулятор (компьютер).

3) Емкость для измерения.

Известно, что у предметов с равным объемом, но изготовленных из различных материалов, будет разная масса (например, металл и дерево). Массы тел, которые изготовлены из определенного материала (без пустот), прямо пропорциональны объему рассматриваемых предметов. В противном случае, константа – это отношение массы к объему предметы. Этот показатель называется «плотностью вещества». Мы будем его обозначать буквой d.

Теперь требуется решить задачу, как найти массу в соответствии с формулой d = m/V, где

m является массой предмета (в килограммах),

V является его объемом (в метрах кубических).

Таким образом, плотность вещества является массой единицы его объема.

Если вам необходимо найти плотность материала, из которого создан предмет, то следует воспользоваться таблицей плотностей, которую можно найти в стандартном учебнике по физике.

Объем предмета вычисляется по формуле V = h * S, где

H – высота предмета (м),

S – площадь основания предмета (м²).

В том случае, если вы не можете четко измерить геометрические параметры тела, то вам следует прибегнуть к помощи законов Архимеда. Для этого вам понадобится сосуд, у которого есть шкала, служащая для измерений объема жидкостей и опустить предмет в воду, то есть в сосуд, на котором есть деления. Тот объем, на который будет увеличено содержимое сосуда, является объемом тела, которое погружено в него.

Зная объем V и плотность d предмета, вы можете легко найти его массу по формуле m = d * V. Перед тем, как вычислить массу, требуется привести все измерительные единицы в единую систему, например, в систему СИ, являющуюся интернациональной измерительной системой.

В соответствии с вышеназванными формулами можно сделать следующий вывод: для нахождения требуемой величины массы с известным объемом и известной плотностью требуется умножить значение плотности материала, из которого изготовлено тело, на объем тела.

Относительная

Понятие об относительной массе применяется в атомной физике и в химии. Поскольку массы атомов и молекул имеют очень маленькие значения (≈10-27 кг), то оперировать ими на практике при решении задач оказывается крайне неудобно. Поэтому сообществом ученых было решено использовать так называемую относительную массу, то есть рассматриваемая величина выражается в единицах массы по отношению к массе известного эталона. Этим эталоном стала 1/12 массы атома углерода, которая равна 1,66057*10-27 кг. Соответствующая относительная величина получила название атомной единицы (а. е. м.).

Формулу относительной массы M можно записать так:

Где ma — масса атома в килограммах, mC — масса атома углерода в килограммах. Например, если в это выражение подставить значение массы атома кислорода, то его а. е. м. будет равна:

M = 26,5606 * 10-27 / (1,66057 * 10-27) = 15,9949.

Поскольку а. е. м. является относительной величиной, то она не имеет размерности.

Удобство применения этого термина на практике заключается не только в небольших и целых значениях этой единицы измерения. Дело в том, что значение а. е. м. совпадает по величине с молярной массой, выраженной в граммах. Последняя представляет собой массу одного моль вещества.

Как правильно и быстро подсчитать вес металлопроката – с таблицами и без них

Вопрос подсчёта веса металлопроката актуален не только для специалистов, но и частных застройщиков и домашних умельцев.

При наличии под рукой справочника и, тем более, он-лайн металлокалькулятора произвести соответствующие расчёты несложно.

А если у вас с собой есть только рулетка и калькулятор на телефоне? Точные результаты с таким арсеналом получить сложно, но приблизительно определиться с весом некоторых металлоизделий – вполне реально.

Считаем вес листового проката

Самый простой вариант – листовой стальной прокат.

Определение! Во всех наших расчётах базовой величиной является усреднённая плотность стали – 7 850 кг/м3 по системе СИ.

Проведём для начала несложное действие – узнаем массу квадратного метра стального листа толщиной 1 мм. Выглядит это так – 1 м х 1 м х 0,001 м х 7850 кг/м3.

То есть, мы перемножили длину, ширину и толщину листа (все величины взяли в метрах), и получили объём изделия. Произведение объёма и плотности даёт массу – 7,85 кг.

Таким образом, мы выяснили, что метр квадратный стального листа толщиной 1 мм весит 7,85 кг.

А далее все вычисления производят умножением величины 7,85 кг на площадь и толщину реального листа. Например, вам надо купить лист толщиной 4 мм и площадью 2 м2. Массу такого изделия определяют по формуле 7,85х4х2= 62,8 кг. Лист такого же размера, но толщиной 2 мм весит 7,85х2х2=31,4 кг.

Если вас устраивает приблизительный расчёт – округлите значение 7,85 кг до 8 кг. Тогда вычисления можно проводить даже в уме без калькулятора, а погрешность составит менее 2%.

Приведём веса стальных листов наиболее популярных размеров.

Толщина листа, мм	Размеры листа, м	Вес листа, кг	Вес 1 м2, кг
0,35	1,0х2,0	5,5	2,75
0,35	1,25х2,5	8,59
0,5	1,0х2,0	7,85	3,93
0,5	1,25х2,5	12,27
0,8	1,0х2,0	12,56	6,28
0,8	1,25х2,5	19,63
1,0	1,0х2,0	15,7	7,85
1,0	1,25х2,5	24,53
1,5	1,0х2,0	23,55	11,78
1,5	1,25х2,5	36,8
2,0	1,0х2,0	31,4	15,7
2,0	1,25х2,5	49,06
2,5	1,0х2,0	39,25	19,63
2,5	1,25х2,5	61,33
3,0	1,0х2,0	47,1	23,55
3,0	1,25х2,5	73,59
3,5	1,25х2,5	85,86	27,48
4,0	1,5х6,0	282,6	31,4
5,0	1,5х6,0	353,25	39,25

Что такое переводной коэффициент

Усложним задачу. Предположим, вам надо купить лист из цветного металла. Воспользуемся переводным коэффициентом, который представляет собой отношение плотности конкретного металла или сплава к усреднённому значению плотности стали. Путём умножения веса стального изделия определённого сортамента и размера на коэффициент нужного металла или сплава получаем вес детали.

Наименование металла или сплава	Коэффициент
Алюминий	0,34
Медь	1,14
Латунь ЛС59	1,08
Бронза ОЦС 5-5-5	1,12
Чугун серый	0,9

Пример – рассчитаем массу бронзового листа толщиной 2 мм и площадью 2 м2.

7,85х2х2х1,12 = 35,2 кг

Внимание! Этот же простой алгоритм можно применять и для неметаллических листовых материалов, для которых также существуют переводные коэффициенты. Например, для резины – 0,17-0,23, органического стекла – 0,15, капролона – 0,15, текстолита – 0,18, резины – 0,17-0,23.

Как узнать массу трубы

Для определения массы труб оптимально воспользоваться таблицами.

Условный проход, дюйм/мм	Толщина стенки, мм	Вес, кг	Условный проход, дюйм/мм	Толщина стенки, мм	Вес, кг
1/4 (8)	2,35	0,65	11/4 (32)	3,25	3,14
1/2 (15)	2,65	1,22	11/2 (40)	3,25	3,61
3/4 (20)	2,65	1,58	2 (50)	3,65	5,1
1 (25)	3,25	2,44	21/2 (65)	3,65	6,51

Если же доступа к справочным материалам нет, а несложные геометрические формулы не являются для вас препятствием, вычислите вес самостоятельно. Для этого находим разницу площади круга по внешнему радиусу и площади по внутреннему радиусу. Полученную разность умножаем на длину трубы и плотность стали – 7 850 кг/м3.

Для труб из цветных металлов применяют переводные коэффициенты, о которых мы говорили выше.

Как узнать массу цилиндра при помощи таблиц для прутка круглого сечения

Если у вас есть доступ к таблицам подсчёта массы кругляка, то очень просто определить массу цилиндра с любой толщиной стенки. Для этого найдите вес 1 м прутка по внешнему диаметру цилиндра и вычитайте из него вес 1 м прутка по внутреннему диаметру. Полученный результат умножьте на высоту цилиндра (в метрах). Масса цилиндра найдена.

Как рассчитать массу равнополочного уголка, швеллера, двутавра

Масса метра погонного углового металлопроката зависит от ширины и толщины полок.

Внимание! Рассчитанный по геометрической формуле или определённый по таблице вес уголка может сильно отличаться от фактического. Это связано с тем, что некоторые производители в целях удешевления продукции снижают толщину полки уголка в местах, где не предусматриваются проверочные замеры. Такая разница может значительно превышать допуски, предусмотренные ГОСТом.

Вес погонного метра наиболее распространённого сортамента равнополочного уголка

Ширина полки, мм	Толщина полки, мм	Вес 1 м уголка, кг	Ширина полки, мм	Толщина полки, мм	Вес 1 м уголка, кг
20	3	0,89	40	3	1,85
20	4	1,15	40	4	2,42
25	3	1,12	45	3	2,08
25	4	1,46	45	4	2,73
32	3	1,46	50	3	2,32
32	4	1,91	50	4	3,05
36	3	1,65	63	4	3,9
36	4	2,16	63	5	4,81

Самостоятельно просчитать массу швеллера и двутавра затруднительно из-за сложной формы сечения. В данном случае пользуются таблицами.

Таблица весов швеллера

Номер профиля	Вес 1 м, кг	Номер профиля	Вес 1 м, кг	Номер профиля	Вес 1 м, кг
5	4,84	12	10,4	20	18,4
6,5	5,9	14	12,3	22	21,0
8	7,05	16	14,2	24	24 ,0
10	8,59	18	16,3	27	27,7

Таблица весов двутавра

Номер профиля	Вес 1 м, кг	Номер профиля	Вес 1 м, кг	Номер профиля	Вес 1 м, кг
10	9,46	18	18,4	27	31,5
12	11,5	20	21,0	30	36,5
14	13,7	22	24,0	33	42,2
16	15,9	24	27,3	36	48,6

Калькуляторы расчёта веса металла

Если у вас есть доступ к интернету – расчёты массы металлопроката не составляют никакого труда. Калькулятором металла можно пользоваться в режиме он-лайн или скачать его на компьютер.

Как выполняется расчёт:

• В списке выбирают тип металлопроката.
• Заполняют данные в размерности, указанной в программе.
• Нажимают кнопку расчёта.
• В калькуляторах также обычно указывают массу погонного метра конкретного сортамента и количество метров в тонне.

Внимание! Все данные, предоставляемые металлокалькуляторами, основаны на ГОСТ. При отсутствии табличных величин масса рассчитывается по геометрическим формулам с поправкой на особенности изготовления данных изделий. При стандартных подсчётах плотность стали принимается равной 7 850 кг/м3.

Реальная масса металлопроката практически всегда отличается от теоретической.

Как пользоваться справочниками

Удобным справочным материалом является сборник авторов Поливанова П.М. и Поливановой Е.П. «Таблицы для подсчёта массы деталей и материалов». В справочнике представлены таблицы, позволяющие легко и быстро определить массу проката круглого, прямоугольного, шестиугольного сечений, листа и полосы, равнополочной и неравнополочной угловой стали, двутавра, швеллера, круглых и профильных труб.

В сборнике даны формулы, по которым можно рассчитать площади и объёмы геометрических фигур. Подробная таблица переводных коэффициентов позволяет точно подсчитать массу цветного металла или его сплава.

Приближёнными методиками расчётов можно воспользоваться только для предварительного определения массы материалов, изделий и конструкций. Для составления проектной документации применяют только точные данные, полностью соответствующие ГОСТ.

Как правильно и быстро подсчитать вес металлопроката – с таблицами и без них, 4.1 из 5 — всего : 14

Энергия

Выше были приведены разные формулы, как найти массу в физике. Завершая статью, хотелось бы отметить связь массы и энергии. Это связь носит фундаментальный характер, который отражает пространственно-временные свойства нашей Вселенной. Соответствующая формула массы в физике, полученная Альбертом Эйнштейном, имеет вид:

Квадрат скорости света c является коэффициентом перевода между массой и энергией. Это выражение говорит о том, что обе величины, по сути, являются одной и той же характеристикой материи.

Записанное выражение было подтверждено экспериментально при изучении ядерных реакций и реакций элементарных частиц.

Занимательные задачи

После разъяснения вопроса о том, что такое масса, можно приступить к решению задач. Те из них, которые имеют занимательное содержание, больше заинтересуют учащихся.

Задача № 1. Условие: Вини Пуху подарили два одинаковых литровых горшочка. В одном из них мед, в другом масло. Как узнать, в котором мед, не открывая их?

Решение. Плотность меда больше, чем у масла. Первая имеет значение 1430 кг/м3, а вторая — 920 кг/м3. Поэтому при одинаковом объеме горшочков тот, что с медом будет тяжелее.

Чтобы точнее ответить на вопрос задачи, потребуется рассчитать массу меда и масла в горшочках. Объем их известен — это 1 литр. Но в расчетах потребуется значение в кубических метрах. Поэтому сначала нужно выполнить перевод. В одном м3 содержится 1000 литров. Поэтому при подсчете результата потребуется брать значение объема, равным 0,001 м3.

Теперь может быть использована формула массы, в которой плотность умножается на объем. После простых вычислений получаются такие значения масс: 1,43 кг и 0,92 кг, для меда и масла соответственно.

Ответ: горшочек с медом тяжелее.

Задача № 2. Условие: Клоун без проблем поднимает гирю, на которой написано, что ее масса равна 500 килограммам. Какова реальная масса гири, если ее объем равен 5 литрам, а вещество, из которого она сделана, — пробка?

Решение. В таблице необходимо найти значение плотности пробки. Она равна 240 кг/м3. Теперь нужно перевести значение объема, получится 0,005 м3.

Зная эти величины не сложно воспользоваться уже известной формулой, чтобы сосчитать массу бутафорской гири. Она получается равной 1,2 кг. Теперь понятно, почему клоуну совсем не тяжело.

Ответ. Реальная масса гири равна 1,2 кг.

Задача № 3. Условие: Джинн сидел в лампе, объем которой неизвестен. Зато его плотность в этот момент была 40000 кг/м3. Когда его выпустили из бутылки, он стал иметь параметры обычного человеческого тела: объем 0,08 м3, плотность 1000 кг/м3. Каков объем лампы?

Решение. Сначала нужно узнать его массу в нормальном состоянии. Она будет равна 80 кг. Теперь можно перейти к нахождению объема лампы. Будем считать, что Джин занимает все пространство внутри нее. Тогда потребуется разделить массу на плотность, то есть 80 на 40000. Получится значение 0,002 м3. Что равно двум литрам.