§ 23. Інертність тіла. Маса тіла

Спостереження 1. М’яч падає на поверхню Землі, а потім відскакує від неї - це приклад взаємодії двох тіл. Ми вже знаємо, що результатом взаємодії тіл є зміна їх швидкості і напряму руху. М’яч після зіткнення відскакує майже з такою самою швидкістю, але у зворотному напрямі, у стані Землі практично не помітно ніяких змін, насправді вони є, але безкінечно малі.

У наведеному прикладі видно, що результат взаємодії тіл для кожного з них є різним і залежить від властивостей цього тіла. Повсякденний до

свід і спеціальні досліди свідчать, що внаслідок взаємодії різні тіла зазнають певної зміни швидкості за неоднакові інтервали часу: одні - за більші, інші - за менші. Рух тіла, яке повільно змінює швидкість руху, більше нагадує рух за інерцією, тому кажуть, що воно інертніше.

Інертність — це властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни його швидкості під час взаємодії з будь-якими іншими тілами потрібен певний час.

Властивість інертності мають усі тіла. Кількісною мірою інертності тіла є маса тіла.

Маса тіла — це фізична величина, яка характеризує інертність тіла. Що більша маса тіла, то воно інертніше.

Існують різні методи визначення маси тіла. Усі вони ґрунтуються на використанні властивостей, які притаманні всім без винятку тілам, наприклад на властивості інертності тіл. На практиці найзручнішим виявився метод вимірювання маси, пов’язаний з добре відомим явищем взаємодії всіх тіл із Землею.

Спостереження 2. Ви, мабуть, неодноразово спостерігали, як падають краплі дощу, сніжинки, як осідають дрібні порошинки, як будь-яке тіло, підняте над Землею і випущене, стрімко летить до Землі. Усі ці явища пояснюються тим, що крапельки води, сніжинки, порошинки і всі інші фізичні тіла притягуються Землею, тобто взаємодіють з нею.

Досліди показали, що значення цієї взаємодії тим більше, чим більша маса тіла.

Дослід. Візьмемо в одну руку сірникову коробку, а в другу шматок деревини (мал. 102). Більше навантаження відчуватимемо в руці, яка тримає шматок деревини, тобто він є важчим за сірникову коробку.

Отже, деревина має більшу масу, ніж коробка, оскільки сильніше притягується Землею.

Якщо маси тіл близькі за значенням, якщо тіла дуже малі або завеликі, то порівняти їх масу руками неможливо. Як можна виміряти масу тіла з достатньою точністю?

Для визначення маси тіла використовують спеціальні прилади, які називають терезами. Зображення терезів можна знайти навіть на єгипетських пірамідах, вік яких складає більше чотирьох тисяч років!

Людина вже в перший день народження опиняється на терезах (мал. 103). У магазинах, аптеках, на пошті за допомогою терезів різних конструкцій зважують продукти, ліки, посилки (мал. 104).

Для вимірювання маси автомобілів і вагонів використовують платфор-мові терези (мал. 105).

Визначення маси тіла за допомогою терезів називають зважуванням. Масу тіла позначають латинською літерою т. За одиницю маси в СІ прийнято один кілограм (1 кг).

На практиці застосовують також кратні й частинні одиниці маси: тонну (т), грам (г), міліграм (мг):

Основною частиною навчальних терезів (мал. 106) є стержень (коромисло терезів), який може вільно повертатися навколо осі, розміщеної посередині стержня (у наступному розділі ви дізнаєтеся, що такий пристрій є механізмом під назвою важіль).

До його кінців підвішено шальки терезів. Визначення маси тіла за допомогою терезів ґрунтується на тому, що терези перебувають у рівновазі за умови, якщо маси тіл, що лежать на різних шальках терезів, однакові. При цьому

коромисло терезів розташоване горизонтально, а стрілка приладу вказує на нульову позначку. Отже, зважуючи тіло на терезах, порівнюють його масу з масою еталона.

Для зважування використовують спеціальний набір гир різної маси. На малюнку 107 зображено набір гир до навчальних терезів. У ньому є 9 гир масою 100, 50, 20, 20, 10, 5, 2, 2 і 1 г. За їх допомогою можна дібрати будь-яку масу від 1 до 210 г. Гирі, маса яких менша від 1 г, виготовляють з алюмінію у вигляді пластинок масою 500, 200, 200, 100, 50, 20, 20, 10 мг.

Приклад. На одну шальку терезів покладемо тіло, масу якого треба виміряти, а на другу - гирі, маси яких відомі (мал. 108). Гирі добираємо так, щоб установилася рівновага. Визначаємо загальну масу гир, які врівноважують тіло. Маса тіла дорівнює масі гир, тобто 770 г. Записують це так:

т = 770 г = 0,770 кг.

За допомогою спеціальних терезів можна вимірювати як великі, так і малі маси. Масу тіл, недоступних для зважування (наприклад, масу Землі, Сонця, а також найменших частинок речовини - атомів і молекул), визначають іншими способами. Наприклад, шляхом вимірювання швидкостей їх руху, а також інших фізичних величин, що пов’язані разом з масою тіл у різних законах фізики.

У таблиці 4 наведено приклади маси тіл живої природи, а також маси тіл, створених людиною.

Таблиця 4

_ Крім системних, існують й інші одиниці маси тіла. Наприклад, масу дорогоцінного каменю вимірюють у каратах: 1 карат = 0,2 г. У Київській Русі одиницею маси була 1 гривня, яка дорівнювала приблизно 410 г. Пізніше цю одиницю стали називати фунтом: 1 фунт = 0,025 пуда = 32 лоти = 96 золотників = 9216 долей = 0,4 кг. Поширеною була й така одиниця маси, як пуд (близько 16 кг). Для зважування ліків використовували грани: 1 гран = 0,6 г. Традиційно ще застосовували унцію, значення якої залежно від галузі перебувало в межах 28-31 г.

Це цікаво знати

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1.    Що таке інертність?

2.    Що таке маса тіла?

3.    Що є еталоном маси?

4.    Які ви знаєте одиниці маси?

5.    Як можна виміряти масу тіла?

6.    Що таке зважування?

7.    Які способи вимірювання маси ви знаєте? У яких випадках їх застосовують?

Лабораторна робота № 6

Вимірювання маси тіл методом зважування

Мета роботи: навчитися користуватися важільними терезами і вимірювати за їх допомогою масу тіл.

Прилади і матеріали: терези, важки, тіла різної маси.

Хід роботи

1.    Ознайомтеся з правилами зважування на важільних терезах. Правила зважування:

1.    Перед зважуванням терези потрібно зрівноважити. Щоб установити рівновагу, на легшу шальку слід покласти клаптики паперу.

2.    Зважуване тіло покласти на ліву шальку терезів, а гирі - на праву.

3.    Зважуване тіло й гирі треба класти на шальки обережно, щоб не зіпсувати терези.

4.    Не можна зважувати тіла, маса яких більша за записане на терезах значення.

5.    На шальки терезів не слід класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати без використання підкладки порошки, наливати рідини.

6.    Дрібні гирі треба брати тільки пінцетом.

2.    Розгляньте, які гирі входять у набір.

3.    Покладіть на ліву шальку тіло, а на праву підберіть і покладіть такі гирі, щоб терези було зрівноважено. Додавши маси покладених гир, визначте масу тіла.

4. Визначте масу інших тіл і результати запишіть у таблицю.

Для допитливих

1.    Виготовте важільні терези та набір тягарців до них.

2.    За допомогою виготовлених терезів виміряйте масу однієї горошини.

3.    За допомогою виготовлених терезів виміряйте масу води, яку містить невелика пляшечка (від парфумів, ліків тощо).

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Сиротюк