Memahami istilah fisika dan mengetahui definisi besaran memainkan peran penting dalam mempelajari berbagai hukum dan untuk memecahkan masalah dalam fisika. Salah satu konsep dasar adalah konsep massa tubuh. Mari kita lihat lebih dekat pertanyaannya: berapa berat badan?
Sejarah
Mempertimbangkan pandangan fisika modern, dapat dikatakan bahwa massa suatu benda adalah karakteristik yang memanifestasikan dirinya selama gerakan, selama interaksi antara objek nyata, serta selama transformasi atom dan nuklir. Namun, pemahaman tentang massa ini terbentuk baru-baru ini, secara harfiah pada dekade pertama abad ke-20, berkat teori relativitas yang diciptakan oleh Einstein.
Kembali lebih jauh ke dalam sejarah, kita ingat bahwa beberapa filsuf Yunani kuno percaya bahwa gerakan tidak ada, jadi tidak ada konsep massa tubuh. Namun demikian, ada konsep berat badan. Untuk melakukan ini, cukup mengingat hukum Archimedes. Berat badan berhubungan dengan berat badan. Namun, nilainya tidak sama.
BDi era modern, berkat karya Descartes, Galileo dan terutama Newton, konsep dua massa yang berbeda terbentuk:
- inersia;
- gravitasi.
Ternyata kemudian, kedua jenis massa tubuh tersebut memiliki nilai yang sama, yang menurut sifatnya merupakan ciri dari semua benda di sekitar kita.
Inersia
Berbicara tentang massa inersia, banyak fisikawan mulai memberikan rumus untuk hukum kedua Newton, di mana gaya, massa tubuh, dan percepatan dihubungkan dalam satu persamaan. Namun, ada ungkapan yang lebih mendasar dari mana Newton sendiri merumuskan hukumnya. Ini tentang jumlah gerakan.
Dalam fisika, momentum dipahami sebagai nilai yang sama dengan produk massa tubuh m dan kecepatan gerakannya dalam ruang v, yaitu:
p=mv
Untuk benda apa pun, nilai p dan v adalah variabel vektor dari karakteristik. Nilai m adalah beberapa konstanta koefisien untuk benda yang dipertimbangkan, yang menghubungkan p dan v. Semakin besar koefisien ini, semakin besar nilai p pada kecepatan konstan dan semakin sulit untuk menghentikan gerakan. Artinya, massa suatu benda adalah karakteristik dari sifat inersianya.
Menggunakan ekspresi tertulis untuk p, Newton memperoleh hukumnya yang terkenal, yang menjelaskan secara matematis perubahan momentum. Biasanya dinyatakan dalam bentuk berikut:
F=ma
Di sini F adalah gaya yang bekerja pada benda bermassa m dan memberikan percepatan a. Seperti dalamdalam ekspresi sebelumnya, massa m adalah faktor proporsionalitas antara dua karakteristik vektor. Semakin besar massa benda, semakin sulit untuk mengubah kecepatannya (kurang dari a) dengan bantuan gaya kerja konstan F.
Gravitasi
Sepanjang sejarah, umat manusia telah mengikuti langit, bintang, dan planet. Sebagai hasil dari banyak pengamatan pada abad ke-17, Isaac Newton merumuskan hukum gravitasi universalnya. Menurut hukum ini, dua benda bermassa tertarik satu sama lain sebanding dengan dua konstanta M1 dan M2 dan berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak R antara mereka, yaitu:
F=GM1 M2 / R2
Di sini G adalah konstanta gravitasi. Konstanta M1 dan M2 disebut massa gravitasi objek yang berinteraksi.
Jadi, massa gravitasi suatu benda adalah ukuran gaya tarik menarik antara benda nyata, yang tidak ada hubungannya dengan massa inersia.
Berat dan massa tubuh
Jika ekspresi di atas diterapkan pada gaya gravitasi di planet kita, maka rumus berikut dapat ditulis:
F=mg, di mana g=GM / R2
Di sini M dan R masing-masing adalah massa planet kita dan jari-jarinya. Nilai g adalah percepatan jatuh bebas yang akrab bagi setiap anak sekolah. Huruf m menunjukkan massa gravitasi tubuh. Rumus ini memungkinkan Anda menghitung gaya tarik bumi dari benda bermassa m.
Menurut hukum ketiga Newton, gaya F pastisama dengan reaksi penyangga N tempat tubuh bersandar. Kesetaraan ini memungkinkan kita untuk memperkenalkan kuantitas fisik baru - berat. Berat adalah gaya yang digunakan tubuh untuk meregangkan suspensi atau menekan pada penyangga tertentu.
Banyak orang yang tidak akrab dengan fisika tidak membedakan antara konsep berat dan massa. Pada saat yang sama, mereka adalah nilai yang sama sekali berbeda. Mereka diukur dalam satuan yang berbeda (massa dalam kilogram, berat dalam newton). Selain itu, berat bukanlah karakteristik tubuh, tetapi massa. Namun demikian, Anda dapat menghitung massa benda m, mengetahui beratnya P. Hal ini dilakukan dengan menggunakan rumus berikut:
m=P / g
Massa adalah karakteristik tunggal
Telah dicatat di atas bahwa massa suatu benda dapat bersifat gravitasi dan inersia. Dalam mengembangkan teori relativitasnya, Albert Einstein berangkat dari asumsi bahwa jenis massa yang ditandai mewakili karakteristik materi yang sama.
Hingga saat ini, berbagai pengukuran kedua jenis massa tubuh telah dilakukan dalam berbagai situasi. Semua pengukuran ini mengarah pada kesimpulan bahwa massa gravitasi dan inersia bertepatan satu sama lain dengan keakuratan instrumen yang digunakan untuk menentukannya.
Perkembangan energi nuklir yang pesat pada pertengahan abad terakhir memperdalam pemahaman tentang konsep massa, yang ternyata berkaitan dengan energi melalui konstanta kecepatan cahaya. Energi dan massa suatu benda adalah manifestasi dari beberapa esensi tunggal materi.
