Wat Is De Formule Voor Massa?

massa is een eigenschap van fysieke objecten en een maat voor de weerstand van dat lichaam tegen versnelling. Men kan de massa van een object beschouwen als een maat van hoeveel fysiek “spul” dat object vormt.

in tegenstelling tot relationele eigenschappen zoals positie, snelheid of potentiële energie, die altijd moeten worden gedefinieerd met betrekking tot een ander object of een referentiepunt, is massa Een intrinsieke eigenschap die een object heeft onafhankelijk van zijn relatie tot andere dingen., De massa van een object kan op verschillende manieren worden berekend:

reclame

  • massa=dichtheid×volume (m=PV). Dichtheid is een maat voor de massa per volume-eenheid, dus de massa van een object kan worden bepaald door dichtheid met volume te vermenigvuldigen.
  • mass = force÷acceleration (m=F/a). Volgens de tweede wet van Newton (F = ma) is de versnelling van een object recht evenredig met de kracht die erop wordt uitgeoefend. Bijgevolg is de hoeveelheid versnelling die gepaard gaat met de toepassing van een constante kracht omgekeerd evenredig met de massa.,
  • massa = gewicht÷zwaartekrachtversnelling (m=W/g). Gewicht is het product van de versnelling van de massa in een zwaartekrachtveld. Afhankelijk van de sterkte van de gravitatieversnelling, zal het gewicht anders zijn.

alle drie deze formules zijn een manier om de massa van een object te bepalen. Omdat massa een fundamentele eigenschap is, wordt deze niet gedefinieerd in termen van andere eenheden, zoals de joule (J) van newton (N) zijn. Er zijn andere manieren om de massa van een object te berekenen, maar deze drie formules zijn de meest voorkomende.,

m=pV

M=W / g

M=F/a

reclame

massa-eenheden

De SI-aanvaarde eenheid voor massa de kilogram (Kg). De kilogram is de enige basis SI eenheid met een voorvoegsel in zijn naam (kilo -). Oorspronkelijk werd één kilogram gedefinieerd als de massa van één kubieke deciliter (dL) water bij het smeltpunt. Vanaf 1889 werd de kilogram opnieuw gedefinieerd als de massa van het International Kilogram Prototype (IPK), een fysiek artefact bedoeld om de universele referentiemassa voor de kilogram te zijn. Oorspronkelijk was de IPK een gewicht gemaakt van gietijzer., Momenteel is de geaccepteerde IPK een 39 mm hoge cilinder gemaakt van een speciale platina legering.

” ook de woorden hebben echte substantie – massa en gewicht en soortelijk gewicht.”- Tim O ‘ Brien

vanaf 2018 is de kilogram de enige SI-eenheid met een fysiek object als referentiewaarde. Alle andere SI-eenheden zijn opnieuw gedefinieerd in termen van fundamentele fysische constanten, zoals de lichtsnelheid of de constante van Planck., In November 2018 stemde de General Conference of Weight and Measures (GCPM) voor een herdefiniëring van de kilogram in termen van fundamentele fysische constanten, een verandering die op 20 Mei 2019 van kracht zal worden.

manieren om massa

uit dichtheid en Volume

De dichtheid van een object, soms weergegeven door de Griekse letter “ρ,” is een maat voor massa per volume-eenheid. Dichtheid vertelt je hoe dicht de massa van een object is. Hoe dichter een object is, hoe meer massa per volume-eenheid het heeft.,

water heeft bijvoorbeeld een dichtheid van 977 kg / m3 bij standaardtemperaturen en-drukken. Dat wil zeggen, een kubieke meter water heeft een massa van 977 kg. Als we de dichtheid en het volume van een stof kennen, kunnen we ook de massa van die stof achterhalen. Stel dat we een 0, 7m3 monster van water hebben. Hoeveel massa heeft dat monster?

reclame

oplossen voor massa geeft ons:

m=pV

m=(0, 7m3)(977kg/m3) = 683 kg

0,5 kubieke meter water bij standaard temperatuur en druk zou een massa van 683 kg hebben.,

sommige objecten zijn ongelooflijk dicht. Een neutronenster bijvoorbeeld heeft een gemiddelde dichtheid van 1,1 x 1018 kg / m3. Een enkele theelepel van een neutronenster zou ongeveer 100 miljoen ton wegen op aarde.

“massa wordt immobiel; het kan niet manoeuvreren en kan daarom geen overwinningen winnen, het kan alleen verpletteren door puur gewicht.”- Hans Von Seeckt

van kracht en versnelling

De Eigenschap van massa wordt ook begrepen als de maat voor de weerstand van een fysiek object tegen versnelling door toepassing van een externe kracht., Dit begrip van massa wordt soms aangeduid als traagheidsmassa. Traagheid is de neiging voor een bewegend lichaam om door te gaan in een constante staat van beweging, dus traagheid massa is een maat van hoeveel traagheid een lichaam heeft en hoe moeilijk het is om zijn staat van beweging te veranderen. De relatie tussen massa, kracht en versnelling wordt uitgedrukt door Newton ‘ s tweede bewegingswet F=ma. Deze wiskundige relatie vertelt ons dat, in het aangezicht van een constante kracht, een massiever lichaam langzamer zal versnellen., Door de op een lichaam uitgeoefende kracht te meten en de waargenomen versnelling te meten, kunnen we de massa van het lichaam berekenen.

bijvoorbeeld, stel dat we een 748 n kracht toepassen op een metalen kubus, en we meten de versnelling als 21m/s2. Wat is de massa van de metalen kubus? We kunnen de massa berekenen door de magnitude van de kracht te delen door de magnitude van de versnelling, dus:

m=F/a

m=(748N)/(21m/s2) ≈ 35.62 kg

dus we weten dat de metalen kubus een massa van 35.62 kg moet hebben.

van gewicht

strikt genomen zijn gewicht en massa twee verschillende dingen., In het Engels zijn de twee woorden “gewicht” en “massa” synoniem, maar ze hebben verschillende betekenissen in de natuurwetenschappen. Massa is een invariante eigenschap die niet verandert van locatie naar locatie. Gewicht is een maat voor de gravitatieveldsterkte die inwerkt op een massief lichaam. Omdat de zwaartekracht veldsterkte kan verschillen, dat wil zeggen, De Maan heeft een zwakkere zwaartekracht veldsterkte dan de aarde, kan het gewicht van een object verschillen in verschillende omgevingen.

de relatie tussen massa en gewicht wordt gegeven door W = mg, waarbij g de maat is voor de versnelling als gevolg van de zwaartekracht., De exacte waarde van g verschilt afhankelijk van de locatie. Op aarde heeft g een waarde van ongeveer 9,81 m/s2, terwijl op de maan g ongeveer 1,6 m / s2 is. De uitdrukking W = mg geeft gewicht in termen van Newton, terwijl dagelijkse opvattingen van gewicht worden gegeven in pond (lbs) de conversiesnelheid van Newton naar Pond is ongeveer 1 N=0,22 lb.

bijvoorbeeld, op het aardoppervlak waar g=9,81 m/s2, zou een object van 50 kg een gewicht in ponden hebben van:

W=(50kg)(9,81 m/s2)=490,5 N

het omzetten van Newton in ponden geeft ons:

490,5 n(.,22lbs/1N)≈108 pond

omgekeerd weegt een object van 50 kg op de maan waar g een waarde heeft van 1,6 m/s2:

W=50(kg)(1,6 m/s2)≈18 pond

hetzelfde gewicht van 50 kg op aarde en 18 lbs op de maan.

Evenzo, als we het gewicht van een object kennen, kunnen we achterwaarts werken om de massa ervan te berekenen. Stel dat een object 160 pond aarde weegt. we kunnen de massa van het object berekenen als:

180lbs(1N / 0,22 lbs)=818.18 N

818.18 N=m(9.81 m/s2)

m = 818.18 n/(9.81 m/s2)≈83.4 kg

dus een 180 lb lichaam op aarde heeft een massa van ongeveer 84,3 kg.,

massa-energie-equivalentie

gedurende lange tijd geloofden wetenschappers dat de massa van een object als volledig onafhankelijk van zijn andere eigenschappen kon worden beschouwd. In het begin van de 20e eeuw toonde Einsteins speciale relativiteitstheorie echter aan dat massa en energie eigenlijk twee verschillende namen zijn voor dezelfde fysische grootheid. De massa van een object en zijn totale energie zijn gerelateerd aan Einsteins beroemde vergelijking E=mc2, waarbij c de lichtsnelheid in een vacuüm is.,

E=mc2 vertelt ons dat de totale energie van een niet-bewegend lichaam recht evenredig is met zijn massa met een factor c2. Omdat C = 3.000.000 m/s is c2 een extreem grote factor. Bijgevolg bevat zelfs een klein beetje massa een overweldigende hoeveelheid intrinsieke energie. Om de materie in perspectief te plaatsen, de totale hoeveelheid energie van het volledig omzetten van 1 gram materie in energie is ongeveer gelijk aan 21,5 kiloton TNT—de sterkte van de atoombom van Hiroshima.

” elke dwaas kan weten. Het punt is om het te begrijpen.,”- Albert Einstein

in bepaalde fysische processen, zoals kernsplijting of de beweging van een lichaam in een intens zwaartekrachtveld, wordt materie omgezet in energie en vrijgegeven in de vorm van grote hoeveelheden licht en warmte. In het bijzonder, Einstein ‘ s vergelijking vertelt ons hoe we de hoeveelheid energie die vrijkomt tijdens dergelijke reacties kunnen berekenen.

zeg 30 kg uranium (Ur) wordt in een kernreactor geplaatst. Tijdens de kernsplijting wordt ongeveer 0,1% van deze massa volledig omgezet in energie. Hoeveel energie wordt er gewonnen?

0,1% van 30 kg is 0,3 kg., Als we dit in Einsteins vergelijking stoppen, krijgen we:

E=(0,3 kg))(3,000,000)2=(0.3)(8.98755179 × 1016)=2.69626554 × 1016 J

het volledig omzetten van slechts 0,3 kg materie in energie die 2,69626554 × 1016 J energie afgeeft. Dit bedrag is ongeveer hetzelfde als detonatie van meer dan 6 miljoen ton TNT (12 miljard pond), genoeg om zelfs de grootste steden volledig plat te leggen.

we kunnen ook terugwerken van een energiehoeveelheid om de hoeveelheid massa te bepalen die werd geconverteerd. Laten we zeggen dat sommige kernsplijting reactie releases 1,6178 × 1016 joules van energie., Hoeveel massa werd tijdens dit proces omgezet in energie? Met behulp van onze handige massa-energie equivalentieformule kunnen we bepalen:

1.6178 × 1016 J = m (8.98755179 × 1016)

(1.6178 × 1016)/8.98755179 × 1016)=m

m ≈ 0,18 kg

dus ongeveer 0,18 kg massa werd omgezet in energie.

Waarom hebben objecten massa?

Het is nog maar kort geleden dat wetenschappers begonnen zijn het antwoord te ontrafelen waarom deeltjes massa hebben. In de jaren 1960 merkten verschillende wetenschappers problemen op met hun vergelijkingen die het gedrag van fundamentele deeltjes beschrijven., In het bijzonder voorspelden hun vergelijkingen dat bepaalde deeltjes gegenereerd tijdens botsingen met hoge snelheid geen massa zouden hebben. Experimentele observatie wees er echter op dat deze deeltjes in feite een niet-nul massa hadden.

wetenschappers theoretiseerden dat de massa van een boson kan worden gegenereerd door de interactie tussen deze bosonen en een allesdoordringend veld genaamd het higgsveld (ter ere van een van zijn theoretici Peter Higgs). Wanneer massaloze bosonen tegen dit veld in bewegen, wordt hun momentum vertraagd, en verliezen ze wat energie., Het higgsveld zet deze energie om in massa-energie, die zich manifesteert als de eigenschappenmassa die we meten. Deze interactie tussen de bosonen en het higgsveld zou een nieuw deeltje creëren, een klein boson genaamd het higgsboson. De deeltjesversneller van CERN toonde uiteindelijk het bestaan van het higgsdeeltje aan in 2013 en op 8 oktober 2013 kregen Peter Higgs en François Englert de Nobelprijs voor de natuurkunde voor hun theoretische werk aan het deeltje.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *