Масса

Масса – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные, энергетические и гравитационные свойства.
Масса обычно обозначается латинской буквой m.
Единицы измерения массы
Единицей измерения массы в системе CI является килограмм. В гауссову системе масса измеряется в граммах. В атомной физике принято приравнивать массу к атомной единицы массы в физике твердого тела – к массе электрона, в физике высоких энергий массу измеряют в электронвольт. Кроме этих единиц, используемых в науке существует большое разнообразие исторических единиц массы, которые сохранили свою отдельную сферу использования: фунт, унция, карат, тонна и т.д. В астрономии единицей для сравнения масс небесных тел служит масса Солнца.
Виды массы
Строго говоря, существует две различные величины, которые имеют общее название «масса»:

Инертная масса характеризует способность тела сопротивляться изменению состояния его движения под действием силы. При условии, что сила одинакова, объект с меньшей массой легче изменяет состояние движения, чем объект с большей массой. Инертная масса фигурирует во втором законе Ньютона.


Гравитационная масса характеризует интенсивность взаимодействия тела с гравитационным полем. Она фигурирует в ньютоновского закона всемирного тяготения.

Хотя инертная масса и гравитационная масса является концептуально разными понятиями, все известные на сегодняшний день эксперименты показывают, что все две массы пропорциональны между собой. Это позволяет построить систему единиц так, чтобы единица измерения всех трех масс была бы одна и та же и все они были равны между собой. Практически все системы единиц построены по этому принципу.
В общей теории относительности инертная и гравитационная массы считаются полностью эквивалентными.
Уравнения
Как мера инерционности тела масса входит во второй закон ньютон, записанное в виде

,

где – Ускорение, а – Сила, действующая на тело.
Соответствующим образом масса входит также в квантовые уравнения движения: уравнение Шредингера, уравнение Дирака и т.д.
Как величина, определяющая гравитационное взаимодействие тел, масса входит в формулировку закона всемирного тяготения

,

где G – гравитационная постоянная, m 1 и m 2 – массы двух тел, взаимодействующих между собой, – Сила, действующая со стороны второго тела на первое, – Вектор расстояния между телами. Таким образом, масса m 2 определяет величину гравитационного поля, созданного вторым телом, а масса m 1 силу, с которой это поле действует на тело. Обе массы входят в закон всемирного тяготения симметрично.
Связь с энергией
Масса является инвариантной величиной. То есть, энергия и компоненты импульса превращаются друг через друга при переходе к другой инерциальной системы координат, а масса остается постоянной.



Законы сохранения

Подробнее в статье Закон сохранения массы


В 18-м веке химические опыты установили закон сохранения массы при химических превращениях. Суммарная масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна суммарной массе веществ, утоворюються в результате реакции. Однако в релятивиський физике закон сохранения массы не действует.
Масса элементарных частиц
Масса, вернее масса покоя, является важной характеристикой элементарных частиц. Вопрос о том, какими причинами обусловлены те значения массы частиц, наблюдаемых на опыте, является важной проблемой физики элементарных частиц. Так, например, масса нейтрона несколько больше массы протона, что обусловлено, разницей во взаимодействии кварков, из которых состоят эти частицы. Примерное равенство масс некоторых частиц позволяет объединять их в группы, трактуя, как различные состояния одной общей частицы с разными значениями изотопического спина.
Обобщение понятия массы
При малых значениях импульса свободной частицы, т.е. такой, на которую не действуют никакие силы, энергия частицы определяется формулой

,

где p – импульс частицы. Такая зависимость энергии от импульса называется параболическим законом дисперсии.
Во многих случаях зависимость энергии сложной физической системы от массы имеет аналогичный квадратичный вид. Например, такая зависимость характерна для закона дисперсии энергетических зон в твердом теле. Для таких систем можно ввести аналогичную массе величину, которую называть эффективной массой.

Источник: Цікаві факти від KARPATYua.net