Маса являє собою кількість матерії, яка міститься в якомусь тілі. У свою чергу матерія – це щось, що можна фізично доторкнутися і відчути. Як правило, масу пов’язують з розмірами об’єкта, однак це не завжди вірно. Наприклад, земна куля міг би бути більшого розміру, але мати меншу масу. У статті розглянуто питання про те, як знайти масу через обсяг і щільність.
Поняття маси і її поява у фізиці
Перед тим як розглянути питання про те, як знайти масу через обсяг і щільність, слід зрозуміти, звідки взялася маса у фізиці, і що вона визначає. Сам термін “маса” походить від латинського слова massa – грудка, речовина, тіло, яке, у свою чергу, бере свій початок від грецького слова μᾶζα, що буквально означає “тісто”.
Маса – фізична поняття, яке вказує на кількість міститься в тілі матерії. У Міжнародній системі одиниць виміру її вимірюють у кілограмах. Поява у фізиці цього поняття пов’язане з двома важливими законами:
- Закон всесвітнього тяжіння.
- Другий закон Ньютона.
У відповідності з концепцією всесвітнього тяжіння два тіла притягуються одне до одного із силою, яка пропорційна добутку двох постійних величин. Ці постійні величини отримали назву гравітаційних мас цих тел. тобто гравітаційна маса тіла – це властивість самої матерії, завдяки якому всі тіла притягуються одне до одного.
Що стосується другого закону Ньютона, то слід згадати, що будь прискорення, викликане дією деякої зовнішньої сили на дане тіло, пропорційно деякій константі, яка називається інертною масою. У цьому законі інертна маса визначає міру “складності” зміни швидкості руху даного тіла.
Поняття об’єму тіла
Обсяг є фізичною властивістю матерії, яке визначає займане нею простір. У Міжнародній системі одиниць він вимірюється в метрах кубічних, але також часто використовують і інші одиниці вимірювання: кубічні сантиметри і літри.
Залежно від стану речовини застосовують різні методи вимірювання обсягу:
- Для рідких тіл використовують спеціальні градуйовані прозорі ємності (циліндри, пробірки, піпетки та інші).
- Для твердих тіл, які зберігають свою форму, обсяг вимірюється виходячи з їх лінійних розмірів з застосуванням відповідної математичної формули. Наприклад, об’єм паралелепіпеда дорівнює добутку його довжини, ширини і висоти.
- Газоподібні тіла не зберігають свій об’єм, на відміну від рідин і твердих тіл, тому він для газів завжди дорівнює об’єму посудини, в якому знаходиться газ.
Щільність речовини
Нарешті, відповідаючи на питання про те, як знайти масу через обсяг і щільність, слід розібратися з останньою характеристикою – щільністю тел. Щільність є невід’ємною фізичної характеристикою матерії, яка зв’язує масу і об’єм, тобто вона визначає, яке кількість маси речовини міститься в одиниці об’єму. У Міжнародній системі одиниць вона виражається у вигляді кілограмів на метр кубічний, але часто використовується і в грамах на сантиметр кубічний.
Будь-яка речовина володіє конкретним значенням щільності, наприклад, в одному літрі води міститься один кілограм маси, тобто її щільність дорівнює 1 кг/л або 1000 кг/м3.
Поняття щільності відіграє важливу роль у природі. Так, питання плавучості тіл у воді є виключно питанням порівняння густини тіла і води. Тіла, що мають більшу густину, ніж вода, тонуть в ній, наприклад, яйце або камінь.
Як знайти масу у фізиці через обсяг і щільність?
Перейдемо тепер безпосередньо до вирішення поставленого завдання. Припустимо необхідно виміряти масу наявного алмазу. Спочатку потрібно виміряти його обсяг, припустимо, що він дорівнює 5000 см3. Розбираючись в тому, як знайти масу через обсяг, слід також визначити щільність речовини. В даному випадку можна звернутися до табличними даними і подивитися, яка щільність характерна для алмазу. У таблиці знаходимо, що він дорівнює 3,52 г/см3.
Після того як всі необхідні величини визначені, слід використовувати відому формулу, як знайти масу через обсяг і щільність: m = V*ρ, де V – об’єм тіла, ρ – щільність. Підставляючи отримані значення для алмазу, отримуємо: m = 5000 (см3)*3,52 (г/см3) = 17600.0 р = 17,6 кг. Слід звернути увагу, що при збільшенні обсягу на щільність одиниці вимірювання об’єму (см3 в прикладі) скорочуються і залишаються тільки одиниці вимірювання маси.
